地鐵車輛空調通風系統研究

江洪濤

【摘要】本文介紹了地鐵車輛空調系統的主要組成及功能特性，重點說明了地鐵車輛空調系統的結構和原理。

【關鍵詞】地鐵車輛 空調系統

【中圖分類號】U231 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0025-01

隨著城市軌道交通的不斷發展，地鐵已經成為人們日常出行的首選交通工具。而地鐵車輛空調系統的作用就是使客室內的溫度、相對濕度、空氣流動速度及潔凈度（主要指塵埃及二氧化碳含量）保持在規定的范圍內，為乘客創造舒適的乘車環境。

1.通風系統

通風系統有機械強迫通風和自然通風兩種方式。機械強迫通風系統是車輛空調裝置中唯一不分季節而長期運轉的系統，因此它的質量狀態直接影響到旅客的舒適性和空調裝置的經濟性。一般地鐵車輛采用機械強迫通風方式，依靠送風機所造成的空氣壓力差，通過車內送風道輸送經過處理后的空氣，從而達到通風換氣的目的。

1.1送風機組

送風機組是通風系統的動力裝置，其作用是吸入車外新風和客室回風，并將處理后空氣加壓，通過主風道等送入客室。它通常由一臺雙向伸軸的雙速電機和兩臺離心式送風機組成。

1.2送風道、回風道、排風道

車頂的二臺空調機組，通過與車體相連的兩個吸振消音的連接風道，將處理后的空氣送到車頂的主風道內。送風道的作用是將經過處理的空氣輸送到室內。車輛的風道沿車輛方向分為3個，中間大的為主風道，兩側為副風道，主副風道由隔板分開，隔板上設有一系列調整風量的氣孔。主風道的空氣經隔板氣孔進入副風道，使得兩側風道內的氣流穩定地送入客室中。司機室的送風量是通過在司機室增壓器從副風道中引入，氣流方向可以通過位于內頂板上的送風導向器來調節，空氣可以直接吹到司機座位區。風道一般用鋁合金或玻璃鋼制成，在整個風道外表面均覆蓋足夠厚度的隔熱材料，以防止風道冷量損失和結霜。

回風道是用來抽取室內再循環空氣的。進入回風風道的空氣，一部分通過設于車頂的靜壓排氣孔排至車外，另一部分進入空調機組與吸入的新風混合后，經過冷卻、過濾由離心機將其送入主風道，這樣就在客室內形成空氣循環，達到調節空氣溫度、濕度的目的。

排風道用以排除車內污濁空氣，即排風口與車頂靜壓排風器間的通道。

1.3新風口、送風口、回風口及排氣口

新風口即車外新鮮空氣的吸入口。新風口一般裝有新風格柵以防止雜物及雨雪進入車內，另外還設有新風過濾網和新風調節裝置。新風調節裝置由一個24V直流電機驅動新風調節門，調節進入客室的新鮮空氣量。送風口是用來向客室內分配空氣的。送風口大多數裝有送風器及風量調節機構，它不但使客室內送風均勻、溫度均勻、達到氣流組織分布合理的效果，還可以根據需要來調節送風量的大小，送風口處一般也裝有送風濾網?；仫L口是室內再循環空氣的吸入口。正常情況下，客室內一部分空氣應作為回風，回風與新風混合前是在客室中被充分循環過的。與新風混合過濾后，通過蒸發器入口進入，應設置調節擋板，用于調節新風、回風的混合量。排風口是用來將客室內廢氣和多余的空氣排出車外。從車內的長椅下，經過墻板后側導向車頂，由車頂靜壓排風器排出車外。

1.4緊急通風系統

在交流動力電源失效的情況下，空調系統自動轉入緊急通風。緊急通風僅使用空調送風機，由蓄電池提供DC110V電源通過直流交流逆變器供給風機交流電源，該裝置提供45min緊急通風。緊急通風為全新風，此時回風閥門關閉，當交流動力電源恢復正常時，空調機組自動轉入正常運轉狀態。

2.制冷系統

現代地鐵車輛都設有空調裝置，一般每車設有兩個集中式的空調單元，分別安裝在車頂的兩端。為了使車輛的外形輪廓不超出車輛靜態限界，特在車頂兩端設計了兩個專用于安裝空調單元的凹坑，在安裝空調單元的機座上加裝橡膠墊以減小振動的影響。

2.1制冷系統的主要組成部件及作用

壓縮機是把來自蒸發器的低溫低壓制冷劑氣體，壓縮成為高溫高壓氣體，排向冷凝器，使制冷劑在冷凝器中液化。其作用就是不斷從蒸發器吸入制冷劑氣體，又不斷將制冷劑氣體壓縮后送入冷凝器，同時維持吸氣端和排氣端的壓力差，和其他主要部件一起來完成制冷劑的相態變化。冷凝器是熱交換器的一種，這種熱交換器常采用水或空氣作為冷卻介質。節流裝置在制冷系統中的重要作用在于節流降壓，當制冷劑液體由冷凝器（或儲液器）流出，經過節流裝置時，由于節流作用，壓力和溫度都降低。蒸發器也是一種熱交換裝置，它的作用與冷凝器相反。制冷劑液體在其中汽化時吸收被冷卻物體的熱量，使被冷卻物體的溫度降低，從而實現制冷目的。制冷系統中的“四大部件”中的每一件都有其獨特的重要作用，它們在密封的循環系統中，按一定的位置和順序排列，再由管道連接起來，各盡其責，實現制冷目的。

2.2制冷系統的輔助部件

制冷系統除了“四大主要部件”外，還有儲液器、氣液分離器、干燥過濾器、流量/濕度指示器、閥件，風壓開關，溫度傳感器以組成完整的制冷系統。

3.加熱系統（采暖系統）

考慮到地鐵車輛實際運行區域的氣候條件，有些設置了專門的加熱系統。由新風口引入的新鮮空氣及車內循環空氣，被機組的通風機吸入并在電加熱器前混合，通過電加熱器加熱，溫度升高，再由送風機送入車內風道各格柵，向車內送熱風，使溫度徐徐上升，并由溫度調節器自動調節車內溫度，維持車內的一定舒適溫度。

4.自動控制系統

地鐵車輛空調系統必須在激活端的司機室操作其運行或停機，通過按壓設在副司機臺的空調“開”、“關”按鈕即可開啟或關閉整列車的空調機組。

地鐵車輛的各空調機組、廢排風機及電取暖器的供電均由車載輔助逆變器提供，控制回路由直流變換器提供。同時，直流變換器亦向蓄電池充電，在交流供電失效情況下，由蓄電池向緊急逆變器供電，啟動緊急通風裝置，蓄電池可維持供電45min。地鐵車輛的微機控制系統整體上是一個通過總線連接的多處理機系統，暖通、空調控制系統是它的其中一部分。在每節車廂內，設置一臺空調控制柜來控制本車廂內的暖通、空調設備?？刂乒駜扰溆锌删幊涛⑻幚砜刂破?，控制器通過總線與車輛監控單元相連，完成空調運行參數和診斷數據與列車的中央控制單元交換。這樣，司機就可在司機室觸摸顯示屏上對全列車的暖通、空調系統進行集中控制。同時，車載計算機系統對暖通、空調系統具有監測及診斷功能。另外，控制器還帶有接口，通過該接口，控制器可與便攜式電腦進行數據交換并對其內部程序進行修改和更新下載。

5.結束語

地鐵車輛空調系統的性能對于乘客乘車環境的舒適性起到決定性的作用。因此在地鐵車輛空調系統的設計時，不僅要考慮到制冷量的大小、通風系統的合理性、空氣的潔凈度而且還必須考慮到緊急情況下的保護措施以及降低空調的能耗和噪聲。

參考文獻

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[2]章英.車輛設計參考手冊（客車采暖、通風與空氣調節）.北京：中國鐵道出版社，1993.

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