城市軌道交通車輛空調系統

許鈺文

摘要：通過對城市軌道車輛空調系統進行介紹，提出一些可供其它車輛空調系統參考的設計方法。

關鍵詞：城市軌道交通;空調系統

1.概述

近年來，隨著我國城市軌道交通的快速發展，空調系統被廣泛的應用在了城市軌道交通車輛上，空調系統的性能對于調節客室內的溫度、濕度、潔凈度，提高乘坐人員的舒適性具有重要意義。

2.空調系統組成

城市軌道交通車輛空調系統主要由空調機組、控制裝置、風道、司機室通風單元、采暖裝置、緊急逆變器等部分組成。

2.1空調機組

每輛車車頂約1/4和3/4處安裝兩臺空調機組，機組框架采用不銹鋼制成，蒸發腔內有通風機、過濾器、新風門、回風門、蒸發器、膨脹閥等，冷凝腔內有冷凝器、冷凝風機及電氣附件等。空調機組通過八個安裝座安裝固定在車體上，送、回風口通過軟風道與車體相連。空調機組根據送風形式的不同可分為下送下回、端送端回及端送下回等，主要組成部件技術參數如下。

2.1.1壓縮機

空調機組采用兩臺全封閉臥式渦旋壓縮機，通過橡膠減振器安裝在機組框架上。

低壓制冷劑經過低壓吸氣管返回壓縮機，經壓縮稱為高溫、高壓的過熱蒸氣，通過排氣管進入冷凝器。

2.1.2冷凝系統

冷凝器借助冷凝風機，從機組上方吸入室外空氣，并與冷凝器管內的制冷劑進行強制熱交換，然后向機組兩側排出熱風，從而完成熱量的排出，高溫蒸氣被冷凝為液體。

2.1.3蒸發系統

車內回風與車外新風在蒸發腔內混合后，通過蒸發器冷卻，并由送風口吹出，向車內輸送冷風，使車內溫度逐漸降低，車內溫度調節范圍在19-28℃。

2.1.4新風門、回風門

新風門設有阻力小、防雨水、灰塵的新風格柵，所有車外新風均經過新風濾網過濾。新風量可根據載客量調節，在滿足標準規定的人均新風量的同時，達到節能的目的。

回風門設在機組回風口處，車內一部分空氣通過機組回風門回到機組內，與新風在蒸發器前混合，再經冷卻除濕處理后由送風機送入室內。

回風口和新風口處均設溫度傳感器，測量回風溫度及新風溫度，并將測得的數據發送給空調控制裝置進行比較計算，自動控制機組運行在不同的制冷模式下。

2.2司機室通風單元

司機室通風單元安裝在司機室天花板上方，通過安裝座固定在車體安裝支架上。司機室通風單元通過專門的司機室支風管從客室主風道內引入經客室處理后的空氣，經可調節的風口送入司機室內。

2.3風道

2.3.1送風道布置

送風道采用鋁合金材質，沿車輛長度方向布置在車頂中頂板上方。風道外表面粘貼保溫材料，以最大限度的防止冷量的散失。

2.3.2回風道布置

回風道位于車輛中頂板上方，將車內的一部分空氣經空調機組回風口回到機組內部，經處理后循環使用。

2.3.3排風道布置

排風方式分為主動排風和被動排風兩種，主動排風利用廢排風機將車輛廢氣排出車外，被動廢排則是利用車內正壓將車輛廢氣排出車外。

2.4采暖裝置

為滿足冬季車內的舒適性要求，空調系統設有采暖裝置，在空調機組內設有電加熱，同時在客室內座椅下設電加熱器。

空調機組內電加熱器的作用是將新風進行預熱，座椅下電加熱對其進行補償，每組座椅下設一組或兩組電加熱器，由空調機組控制裝置集中控制，自動運行在半暖、全暖等模式下。

2.5控制裝置

空調控制單元以微機控制單元為核心，配合外部斷路器、接觸器、繼電器、傳感器等元件，完成空調機組的溫度控制、常規控制、高、低壓保護和故障診斷等功能。控制單元可完全互換，包括軟件和硬件。

空調控制單元安裝在客室空調柜內，控制系統的所有元器件均集成在一塊空調控制板上。設有一個控制單元，控制每臺車兩臺空調機組。

空調控制單元具有對空調系統主要部件（至少包括壓縮機、通風機及冷凝風機）工作時間的統計功能，并能自動均勻其運行時數。

每節車的空調控制器通過MVB接口與車輛MVB總線相連，與車輛控制器進行通信。

3.空調工作模式

根據具體情況，空調系統具有以下功能模式：預冷模式、制冷模式、正常通風、減載模式、緊急通風模式。

3.1預冷模式

在預冷模式下，新風調節門關閉，空調系統全回風運行，以使車廂內溫度在空載條件下迅速冷卻，直至車廂內溫度達到設定值或預冷運行15分鐘后自動切換到正常制冷狀態。

3.2制冷模式

在此模式下，空調系統根據車廂內制冷負荷的大小，自動運行在制冷模式下，不需要人為干預。

當車內制冷負荷極小時，如果空調控制系統檢測到車內無制冷需求時，空調系統自動運行在通風模式，此時空調壓縮機停機，冷凝風機停止運行，僅通風機工作。

全冷：當列車制冷負荷接近設計制冷量時，空調系統自動運行在100%全冷模式，此時兩個壓縮機全載運行，冷凝風機、通風機正常工作。

3.3通風模式

當下列任何一個條件滿足時，空調系統進入通風模式。

● 空調單元運行，網絡故障，空調控制器檢測到AC380電源。

● 空調系統不需要制冷。

● 空調系統接收到列車發來的通風指令。

空調系統進入通風模式，通風機自動啟動。

3.4減載模式

當有一臺輔逆變故障時，列車控制系統通過網絡把減載命令發送給整列車的空調控制器。空調控制器收到減載命令后，每臺空調機組切除一個壓縮機，損失50%制冷。

當二臺輔助逆變器發生故障時，列車控制系統通過網絡把緊急通風命令發送給全列車的空調控制器，切除整列車的空調壓縮機和冷凝風機，列車損失制冷能力，仍能保持緊急通風。

3.5緊急通風

當三相380V-50Hz交流電源供電發生故障時，緊急通風系統將自動啟動，向客室提供3200m3/h的新風，以保證乘客的安全。此時由蓄電池提供電源，經緊急逆變器逆變成三相交流電源為空調機組內的通風機供電。此時回風門全關，新風門全開。應急通風至少能保持45分鐘。當380V交流電源恢復正常后，空調系統將自動恢復正常運行狀態。

4.結語

我國軌道交通發展迅速，空調系統也在不斷創新升級，尤其是空調系統的控制方式，需要我們不斷的學習先進的技術和理念，不斷提高乘客乘坐的舒適性，為人們提供一個更優質的乘車環境。

參考文獻：

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