某線地鐵列車客室冷熱不均機(jī)理分析及改進(jìn)

孫麗花

（廣州市地下鐵道總公司，511430，廣州∥工程師）

某線地鐵列車客室冷熱不均機(jī)理分析及改進(jìn)

孫麗花

（廣州市地下鐵道總公司，511430，廣州∥工程師）

針對(duì)某線地鐵列車客室冷熱不均問題，分析了空調(diào)機(jī)組溫度自動(dòng)控制和通風(fēng)系統(tǒng)的氣流組織情況，提出調(diào)整溫度控制曲線設(shè)定值、在送風(fēng)格柵內(nèi)表面增加多孔板降低局部風(fēng)速的整改措施。對(duì)整改前后列車客室內(nèi)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量及對(duì)比分析，結(jié)果表明，在送風(fēng)格柵內(nèi)表面加裝多孔板，可增大局部送風(fēng)阻力，減小局部風(fēng)速。

地鐵；列車客室；溫度控制；氣流組織

Author's address Guangzhou Metro Corporation，511430， Guangzhou，China

1　某線地鐵列車客室冷熱不均問題

該地鐵線路均為地下線路。列車車輛類型近似B型地鐵車（腰部微鼓），4輛編組。列車最大運(yùn)行速度為80 km/h。每輛車的車頂安裝2個(gè)空調(diào)單元（A/C單元），其制冷量為74 kW（單個(gè)機(jī)組37 k W），總送風(fēng)量為8 500 m3/h。

線路于2010年10月開通，客流量較小，日均客流量約為8萬人次。每節(jié)車廂載客量全天多數(shù)時(shí)段維持在座客載荷AW1（40～50人）狀態(tài)，乘客反映客室內(nèi)存在溫度低、風(fēng)速較大的問題。

針對(duì)此問題，對(duì)正線列車一節(jié)A車（帶司機(jī)室的拖車）的客室溫度、風(fēng)速等通風(fēng)性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量儀器為手持式電子溫度記錄儀（深圳華圖S100-T，溫度測(cè)量精度為±0.3℃），風(fēng)速儀（德國Testo 445多功能測(cè)量儀，量程0～60 m/s，分辨率0.01 m/s）。測(cè)量數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

測(cè)得的列車客室溫度比廣州地鐵同類型線路的列車客室溫度普遍低2～3℃。風(fēng)速測(cè)量發(fā)現(xiàn)客室送風(fēng)格柵兩端部、中間部分風(fēng)速大，客室內(nèi)格柵送風(fēng)不均勻；車廂“穿堂風(fēng)”影響較大，測(cè)得的最大風(fēng)速達(dá)2.5～3 m/s。在送風(fēng)溫度低、局部送風(fēng)格柵處風(fēng)速大的綜合因素影響下，人體感覺偏冷，舒適性不理想。

表1　A車客室溫度測(cè)量數(shù)據(jù)

表2　A車客室風(fēng)速測(cè)量數(shù)據(jù)

2　客室冷熱不均機(jī)理分析

2.1溫度控制曲線分析

針對(duì)客室內(nèi)溫度較其它線路普遍偏低的問題，通過分析空調(diào)控制器數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)溫度控制曲線較低是由于初期客室目標(biāo)溫度值設(shè)定太低造成的。起初設(shè)定客室制冷執(zhí)行UIC（客室溫度控制）曲線目標(biāo)溫度值，即目標(biāo)溫度Tu按（外溫-19℃）/4+20℃計(jì)算。廣州過渡季節(jié)濕度較大時(shí)，人體感覺尤為濕冷，因此，將目標(biāo)溫度值提高2℃，計(jì)算公式改為Tu=（外溫-19℃）/4+22℃，與廣州地鐵其它線路設(shè)計(jì)一致。現(xiàn)通過刷新程序進(jìn)行修正，客室溫度改善效果明顯。

2.2氣流組織分析

客室送風(fēng)系統(tǒng)采取風(fēng)上送上回形式，機(jī)械廢排風(fēng)。客室內(nèi)1、2位機(jī)組送風(fēng)風(fēng)道在客室中部相通，而在客室兩端，從回風(fēng)口處斷開為獨(dú)立送風(fēng)風(fēng)道。此風(fēng)道布置造成客室送風(fēng)不均，回風(fēng)口處為“倒吸風(fēng)”。由于沿車體長度方向客室風(fēng)道分為4段，而客室中部匯集左右4段風(fēng)道的端部，故客室該區(qū)域送風(fēng)量較大，輸出的制冷量也較大，使得該區(qū)域溫度較客室內(nèi)其他區(qū)域低，冷風(fēng)直吹頭部，非常不舒適。列車運(yùn)行時(shí)，在“穿堂風(fēng)”的作用下，不舒適感更甚。

3　改進(jìn)措施及效果測(cè)試

3.1改進(jìn)措施

鑒于客室內(nèi)靜壓風(fēng)道已整體安裝，拆解改造難度大，針對(duì)列車客室送風(fēng)不均、部分出風(fēng)格柵處風(fēng)速過大問題，制定了對(duì)出風(fēng)格柵進(jìn)行改造，在其內(nèi)表面加裝多孔板（見圖1），增大送風(fēng)阻力，以降低局部風(fēng)速的整改措施，分別在出風(fēng)格柵兩端、3號(hào)門座椅上方格柵內(nèi)增加多孔板。選取一列車進(jìn)行整改，整改車輛命名為A1，未整改車輛命名為A0。

圖1　整改送風(fēng)格柵增加多孔板

3.2改進(jìn)效果測(cè)試分析

為對(duì)比整改和未整改列車客室的風(fēng)速，在A1和A0車的左側(cè)出風(fēng)格柵、扶手中間、左側(cè)出風(fēng)格柵中線3個(gè)位置1.7 m和1.1 m高度處分別選取48個(gè)測(cè)量點(diǎn)（A車為帶司機(jī)室單元，測(cè)點(diǎn)布置見表3），測(cè)量點(diǎn)編號(hào)自司機(jī)室端開始，從1～48號(hào)。車輛靜態(tài)情況下的測(cè)試結(jié)果如圖2、3所示。

表3　A車風(fēng)速測(cè)量布點(diǎn)位置

由圖2可以看到：

（1）A0車與A1車客室1.7 m高度位置的風(fēng)速總體是不均勻的，送風(fēng)分段明顯；客室前后兩端（即送風(fēng)格柵端部）風(fēng)速最大，A0車靠司機(jī)室端最高測(cè)量值為2.11 m/s，3號(hào)門座椅處最大測(cè)量值為1.74 m/s。

（2）A0和A1車3、5、7號(hào)門（右側(cè)相同）1.7 m處測(cè)量數(shù)值顯示無出風(fēng)，而1號(hào)門除去端部點(diǎn)，其余測(cè)量點(diǎn)測(cè)得的風(fēng)速值很小，接近無出風(fēng)。

（3）A0和A1車1號(hào)門座椅與5號(hào)門座椅處（兩臺(tái)機(jī)組的回風(fēng)口處），靠兩邊門處風(fēng)速較小，中間靠近回風(fēng)口處為“倒吸風(fēng)”。

（4）A0和A1車3號(hào)門座椅處出風(fēng)格柵和扶手中間風(fēng)速均較大，超過了0.60 m/s，出風(fēng)格柵處最大風(fēng)速為1.74 m/s。

（5）1.7 m高度位置在加多孔板的出風(fēng)段，A1車靠司機(jī)室端最高測(cè)量數(shù)值為1.67 m/s，3號(hào)門座椅處最大風(fēng)速為1.10 m/s，整改后風(fēng)速有一定下降。

圖2　A0車與A1車在車廂內(nèi)高度1.7 m位置測(cè)量風(fēng)速對(duì)比

圖3　A0車與A1車在車廂內(nèi)高度1.1 m位置測(cè)量風(fēng)速對(duì)比

由圖3可以看到：

（1）A0車與A1車客室內(nèi)1.1 m高度位置，送風(fēng)格柵兩端部和3號(hào)門座椅處是客室最大風(fēng)速區(qū)，A0車客室端部最大風(fēng)速為1.67 m/s，3號(hào)門座椅處最大風(fēng)速為1.75 m/s。

（2）A0和A1車7號(hào)門（右側(cè)相同）1.1 m處無出風(fēng)；1、3、5號(hào)門除去端部點(diǎn)，其它各處的風(fēng)速在0.50～0.80 m/s范圍。

（3）A0和A1車1號(hào)門座椅與5號(hào)門座椅處（兩臺(tái)機(jī)組的回風(fēng)口處），風(fēng)速在0.50～0.86 m/s范圍。

（4）A0和A1車3號(hào)門座椅處出風(fēng)格柵和扶手中間風(fēng)速均較大，超過了0.60 m/s，出風(fēng)格柵處最大風(fēng)速為1.42 m/s。

（5）A0和A1車A0和A1車1.1 m高度位置在加多孔板的出風(fēng)段，A1車客室端部最大風(fēng)速為1.57 m/s，3號(hào)門座椅處最大風(fēng)速為1.33 m/s，整改后風(fēng)速有一定下降。

4　結(jié)論

對(duì)比分析測(cè)試數(shù)據(jù)，可以得到以下結(jié)論：

（1）1.7 m和1.1 m高度位置，左右出風(fēng)格柵和扶手中間出風(fēng)均是分段明顯，客室門位置處出風(fēng)微小；

（2）相比1.7 m高度位置，1.1 m高度位置左右出風(fēng)格柵和扶手中間出風(fēng)及人體感覺風(fēng)速更大；

（3）對(duì)比整改前后，加裝多孔板的出風(fēng)格柵段風(fēng)速有一定下降，風(fēng)速過大問題有改善，但客室仍存在出風(fēng)不均問題。

地鐵列車客室冷熱不均主要是由于氣流組織不均勻造成，通過在送風(fēng)格柵上加裝多孔板，可增大局部送風(fēng)阻力，減小局部風(fēng)速。但對(duì)于B型車客室送風(fēng)系統(tǒng)，仍需在設(shè)計(jì)初期通過試驗(yàn)優(yōu)化。

［1］ 趙榮義.空氣調(diào)節(jié)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［2］ 滕兆武，王剛.車輛制冷與空氣調(diào)節(jié)［M］.北京：中國鐵道出版社，1993.

［3］ 龍靜王書傲.地鐵車輛空調(diào)設(shè)計(jì)問題的探討［J］.機(jī)車電傳動(dòng)，2003（4）：40.

［4］ 王文質(zhì)，李勇，康偉，等.城市軌道車輛空調(diào)系統(tǒng)［J］.城市軌道交通研究，2003（2）：60.

［5］ 穆廣友，臧建彬.地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析［J］.城市軌道交通研究，2008（11）：29.

Analysis and Improvement of Uneven Temperature Mechanism in Subway Train Compartment

Sun Lihua

Focusing on the temperature uneven problem in subway train compartment on a certain line，the airflow organization in automatic temperature control mode of the air conditioning unit and the ventilation system are analyzed.To solve this problem，the adjustment of temperature control curve setting value，theincrease of thesurface porous plate feedingstyle gate are proposed to reduce the local wind speed.After a comparison between the wind speed measurements before and after the rectification，it shows that the increase of surface porous plate feeding style gate could reduce the local wind speed and increase the air supply drag effectively.

metro；train compartment；temperature control；air flow organization

U 270.38+3

10.16037/j.1007-869x.2015.07.027

2013-10-27）