CRH3型動車組空調控制系統的研究與改進

楊 超 肖淑梅 何石磊

（中國北車集團唐山軌道客車有限責任公司產品研發中心，河北 唐山 063035）

1 概述

CRH3型動車組是在中國鐵路裝備“技術引進、聯合設計和生產”的形勢下，由德國西門子和中國北車集團唐山軌道客車有限責任公司聯合設計和生產的。CRH3型動車組空調系統是按照國際鐵路聯盟標準UIC553和UIC 651的要求和中國鐵路的特殊運用要求進行設計的。CRH3型動車組空調系統設置目的是為動車組獲得適宜的溫度、微風速、車內壓力波動、含氧量、潔凈度等環境因素，以滿足動車組上乘客、司機和乘務人員的正常生理需求，同時為車內工作的電氣設備提供適宜的工作環境。

空調控制系統作為空調系統的核心部分，在對車內溫度、風量、壓力等因素調節時起到至關重要的作用。

2 空調控制系統簡介

CRH3型動車組空調控制系統主要由以下幾部分組成:

圖1 CRH3型動車組編組圖

圖2 空調控制系統拓撲圖

●空調控制器

●溫度傳感器、壓力傳感器

●看門狗模塊

●斷路器

2.1 空調控制器

CRH3型動車組為8輛編組，如圖1所示:

整列車可以分為兩個單元，前4個車為單元1，后4個車為單元2。每輛車安裝一臺空調機組，并且每臺空調機組配備一個空調控制器，其中，EC01車和EC08車的空調控制器為主控制器，其余各車的控制器為從控制器。

主控制器的作用為:1.通過MVB總線與CCU(動車組中央控制單元)和HMI（人機接口）進行通訊;2.向本單元的從控制器發送命令；3.控制本車的空調機組運行；4.通過WTB總線實現兩個主控制器之間的通訊。

從控制器的作用為:1.向主控制器反饋本車的空調機組狀態;2.控制本車的空調機組運行;3.在主控制器發生故障時，自動轉換成主控制器 (只有相鄰的控制器可以轉換)。

CRH3型動車組空調控制系統拓撲圖如圖2所示:

2.2 傳感器

圖3 空調啟動控制邏輯

圖4 改進后的控制邏輯

空調系統的傳感器主要有溫度傳感器和壓力傳感器兩種。溫度傳感器均勻布置在車廂各處，主要用于實時反饋車廂各處的溫度，便于控制器進行整車的溫度調節。壓力傳感器布置在EC01車和EC08車，主要用于過隧道時檢測動車內外的壓差，以便于及時關閉風門，防止車內產生較大的正壓或負壓，影響旅客的舒適度。

2.2.1 溫度傳感器

溫度傳感器采用NTC型熱敏電阻，其阻值與溫度的關系可由下述公式計算:

其中，RNTC=NTC電阻值，A=1.471388*10-3，B=2.376138*10-4，C=1.051058*10-7

2.2.2 壓力傳感器

壓力傳感器為電流反饋型傳感器，反饋值為4～20mA。

2.3 看門狗模塊

看門狗模塊用于監視空調控制器的運行狀態。控制器正常工作時，以3秒的間隔時間向看門狗輸出幅值為10V的電壓交變信號。如果看門狗沒有接收到該信號，則會判斷控制器故障。

2.4 斷路器

斷路器在空調控制系統中起保護作用，避免因短路等原因對電子器件造成損壞。

3 空調啟動邏輯分析與改進

CRH3型動車組空調啟動的控制邏輯如圖3所示:

從圖3中可以看出，影響空調啟動的直接因素有三個:CCU允許命令、HMI開啟命令和空調控制器正常工作。只有當這三個條件都成立的前提下，空調才可以啟動。而在列車實際運營中，空調控制器有時工作不穩定，這直接影響了空調系統的正常啟動，尤其是在夏天，空調停止工作將嚴重影響乘車的舒適度。基于以上原因，我們對原有系統進行了改進，加入了應急手動控制功能。其邏輯控制如圖4所示:

表1

4 改進系統的功能測試

此次系統改進增加了一個5級檔位的選擇開關S，5級檔位分別設置為半冷、全冷、自動、半熱、全熱。調節開關S，并檢測空調各部件的運行狀態，具體如表1所示。

經過現場調試，手動控制的各選擇模式運行正常，測試結果也符合要求，可以在應急情況下替代空調控制器完成相應工作。

結語

CRH3型動車組主要在武廣線運營，夏季炎熱的氣候條件對動車組空調系統是一個嚴峻的考驗，為了給旅客提供一個舒適輕松的乘車環境，空調系統的不斷優化是必要的。通過測試結果可以發現，增加的手動控制功能可以有效的替代空調自動控制系統來完成相應的工作，這將最大限度的緩解因空調控制器故障而帶來的負面影響，不僅提高了空調系統的可靠性和實用性，更重要的是為良好的乘車秩序奠定了堅實的基礎。

[1]UIC 553:2003-07-01 Heating，ventilation and air-conditioning in coaches

[2]UIC 651:2002-07-01 Layout of driver's cabs in locomotives，railcars，multiple unit trains and driving trailers

[3]愛平.空氣調節工程.北京:科學出版社，2002.