復(fù)興號動車組空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化及應(yīng)用

劉渠海　張玉剛

摘 要：復(fù)興號動車組正式投入運營，標志著我國高鐵進入新時代。本文主要針對復(fù)興號動車組空調(diào)系統(tǒng)進行分析，從設(shè)計、檢修、維護等方面對空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化進行闡述。

關(guān)鍵詞：復(fù)興號動車組；空調(diào)系統(tǒng)；設(shè)計優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.042

中國速度一日千里，日新月異，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，中國高鐵已經(jīng)成為了我國對外的金名片，被成為中國“新四大發(fā)明”之一。作為高鐵的重要組成部分，空調(diào)系統(tǒng)直接影響旅客的舒適性。

1 復(fù)興號動車組空調(diào)系統(tǒng)概述

復(fù)興號動車組空調(diào)系統(tǒng)主要由客室空調(diào)機組、控制柜、廢排裝置、壓力保護系統(tǒng)、司機室空調(diào)機組、司機室暖風機以及風道系統(tǒng)組成。空調(diào)系統(tǒng)可通過集控、本控實現(xiàn)客室內(nèi)溫度調(diào)整，具有全冷、半冷、全暖、半暖、預(yù)冷、預(yù)熱、通風、應(yīng)急通風等功能。

空調(diào)系統(tǒng)制冷、制熱時，由回風道吸入車廂內(nèi)空氣與新風混合，通過空調(diào)過濾器，與換熱器/電加熱器進行熱交換，形成冷/熱風送入客室，用于調(diào)節(jié)客室內(nèi)的空氣溫度、濕度、氣流速度、空氣清潔度等，為旅客提供舒適的車內(nèi)環(huán)境。

2 復(fù)興號動車組空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化

從2007年起，CRH2A系列動車組開始在中國大地馳騁，中國鐵路開始走進新的發(fā)展藍圖。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，2017年6月26日，由中國鐵路總公司組織研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)興號動車組正式在京滬高鐵運行，開啟了中國標準動車組時代。

為適應(yīng)我國地域廣闊、環(huán)境復(fù)雜等情況，優(yōu)化動車組運用維護過程中發(fā)生的問題，復(fù)興號動車組空調(diào)系統(tǒng)較CRH2A系列動車組有較大優(yōu)化改進。

2.1 輕量化設(shè)計

CRH2A系列動車組每節(jié)車廂車下安裝2臺客室空調(diào)機組、1臺換氣裝置，通過連接風道與設(shè)置在車內(nèi)的風道相連接。每臺空調(diào)機組重量為770kg，換氣裝置（含逆變器）重量為360kg。復(fù)興號動車組每節(jié)車廂安裝1臺車頂單元式空調(diào)機組，重量為850kg；車內(nèi)安裝1臺空調(diào)控制柜，重量為75kg，車下安裝一臺廢排裝置，重量為77kg。

以8編組動車組為例，復(fù)興號動車組客室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備（不含風道）較CRH2A系列動車組減重為：（770×2+360﹣850﹣75﹣77）kg×8=7184kg；減重達47.2%。在保證功能要求的前提下，實現(xiàn)了系統(tǒng)輕量化設(shè)計。

2.2 空調(diào)控制裝置優(yōu)化

CRH2A系列動車組空調(diào)控制裝置集成于車下空調(diào)機組內(nèi)，由自身逆變器進行控制。車廂內(nèi)設(shè)有顯示設(shè)定器，采用數(shù)碼管顯示，可以將來自車輛的控制信息傳輸給空調(diào)機組，同時顯示空調(diào)機組的相關(guān)信息，并對故障進行記錄。

復(fù)興號動車組空調(diào)控制裝置由空調(diào)控制器、信息顯示屏、接觸器、斷路器、網(wǎng)絡(luò)接口、手動控制裝置等組成，全部集中設(shè)置在空調(diào)配電柜內(nèi)。空調(diào)控制器有網(wǎng)絡(luò)通信、控制指令傳送、故障診斷、故障信息存儲下載等功能；信息顯示屏采用液晶屏，可顯示空調(diào)工作狀態(tài)、車內(nèi)外溫度和故障信息等。

較CRH2A系列動車組而言，復(fù)興號動車組空調(diào)控制裝置全部集中在配電柜內(nèi)，方便檢修維護；信息顯示更加直觀，可清楚顯示空調(diào)工作狀態(tài)，各零部件實時信息，具體故障信息等；同時增加手動控制裝置，當空調(diào)控制器出現(xiàn)故障時，可以通過硬線控制實現(xiàn)空調(diào)半冷、全冷、關(guān)閉、自動、通風、半暖、全暖工作狀態(tài) 。

新設(shè)計方案不僅方便了動車組檢修維護，操作更加人性化，同時增加了冗余設(shè)計，保證空調(diào)運行可靠性。

2.3 制冷效果提升

CRH2A系列動車組客室空調(diào)機組安裝在車下設(shè)備艙內(nèi)。

存在問題：空調(diào)冷凝進風處位于車下設(shè)備艙內(nèi)，空調(diào)冷凝濾網(wǎng)（無紡布）易被粉塵等異物封堵，造成空調(diào)冷凝風量降低；在極端高溫情況下，地表輻射熱導(dǎo)致空調(diào)機組冷凝進風溫度較高，冷凝效率降低，影響空調(diào)制冷效果。

復(fù)興號動車組客室空調(diào)采用車頂單元嵌入式安裝。

優(yōu)點如下：空調(diào)冷凝進風位于車頂，避開線路異物及地面粉塵，空調(diào)冷凝器不易臟堵；同時進風口距離地面較高，降低了地表輻射熱對冷凝進風溫度的影響，從而提升空調(diào)制冷效果。2017年7月份，上海地區(qū)最高氣溫達40.2℃，復(fù)興號動車組客室空調(diào)制冷效果良好，未出現(xiàn)制冷不良問題。

2.4 空調(diào)冷凝水排水方式優(yōu)化

CRH2A系列動車組客室空調(diào)機組底部設(shè)有排水泵，用以將接水盤上的冷凝水排出。若排水泵吸水口臟堵，冷凝水無法排出，將導(dǎo)致空調(diào)機組無法制冷，影響旅客舒適性。

復(fù)興號動車組客室空調(diào)機組底部設(shè)有冷凝水管，采用重力式排水方式直接排出車外，無排水泵。該設(shè)計依靠重力作用直接將冷凝水排出，避免了排水故障對空調(diào)制冷功能的影響，提高了空調(diào)裝置的可靠性。

2.5 可維護性提高

CRH2A系列動車組，為避免空調(diào)冷凝器及冷凝濾網(wǎng)濾網(wǎng)臟堵影響制冷效果，夏季每2～4天需更換冷凝濾網(wǎng)并清洗冷凝器翅片，此項工作需要耗費大量人力物力。

復(fù)興號動車組空調(diào)機組設(shè)置在車頂，冷凝進風處的粉塵、顆粒含量降低，僅設(shè)置冷凝格柵阻擋異物，未設(shè)置無紡布濾網(wǎng)，僅需對空調(diào)冷凝器翅片進行清理即可。設(shè)計優(yōu)化后，大大延長了維護周期，減少人力物力的投入。

3 結(jié)束語

復(fù)興號動車組空調(diào)系統(tǒng)較CRH2A系列動車組有較大優(yōu)化改進，實現(xiàn)了輕量化設(shè)計、解決了極端天氣空調(diào)裝置制冷不良問題，提高了旅客舒適性、方便檢修維護、降低檢修維護成本。對后續(xù)高速動車組空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用具有重要意義。

作者簡介：劉渠海（1988-），男，江蘇徐州人，本科，工程師，研究方向：動車組空調(diào)通風系統(tǒng)。