淺析動車組空調(diào)系統(tǒng)的機構和工作機理

石磊

摘 要：本文介紹空調(diào)系統(tǒng)對于動車組重要作用及意義。動車組空調(diào)系統(tǒng)主要由客室和司機室空調(diào)機組，風道系統(tǒng)，廢排裝置，壓力保護系統(tǒng)，加熱器系統(tǒng)及空調(diào)控制器組成。并介紹了動車組空調(diào)系統(tǒng)可實現(xiàn)空調(diào)標準模式，空調(diào)關閉，空調(diào)緊急關閉，緊急通風，洗車模式等幾種工作模式。

關鍵詞：動車組；空調(diào)系統(tǒng)；空調(diào)控制系統(tǒng)

隨著我國高速動車組技術的飛速發(fā)展，2017年，我國自主研發(fā)的復興號動車組陸續(xù)投入運營。在京滬鐵路上，旅客能體驗到350Km/h的高速動車組。復興號動車組的設備設施為旅客帶來了更舒適的乘坐環(huán)境。京滬高速鐵路全長1318千米，途徑我國華北地區(qū)和華東地區(qū)，由于我國南北方氣候差異較大，因此保持車內(nèi)環(huán)境的舒適性成為動車組技術的重點問題。為了保證旅客乘坐安全，確保動車組良好的運行秩序，就要開發(fā)高性能的空調(diào)通風系統(tǒng)，并且在運行過程中避免或減少動車組空調(diào)故障發(fā)生。

1 動車組空調(diào)系統(tǒng)結構

高度動車組空調(diào)系統(tǒng)的主要作用是調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度，同時為動車組進行通風換氣，改善車內(nèi)環(huán)境，提高旅客乘坐的舒適性。空調(diào)系統(tǒng)結構主要由以下幾部分組成：客室空調(diào)機組，司機室空調(diào)機組，風道系統(tǒng)，廢排裝置，壓力保護系統(tǒng)，通過臺風扇加熱器，空調(diào)控制器。每個司機室均配有單獨的空調(diào)系統(tǒng)，此空調(diào)可獨立于客室空調(diào)單獨調(diào)節(jié)。空調(diào)系統(tǒng)組成可參照圖1。

1）客室空調(diào)機組。客室空調(diào)機組緊固在空調(diào)框架上，并在車身側進行加壓密封和防水密封。冷卻回路冗余并密封，為盡量避免發(fā)生漏泄，管連接使用的是銅質(zhì)連接件。

2）司機室空調(diào)機組。司機室空調(diào)機組采用車頂單元嵌入式安裝結構，在機組的四周貼有密封條，與空調(diào)安裝框壓縮密封，保證車體氣密性。司機室空調(diào)機組內(nèi)設壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、冷凝風機、蒸發(fā)風機、加熱器等常規(guī)部件外，還設有高壓風機，利用高壓風機的高壓克服車外壓力波動對司機室內(nèi)壓力的影響，從而保證司機的舒適性。

3）風道系統(tǒng)。風道系統(tǒng)將調(diào)節(jié)后的氣體輸送至客室、乘務員室和機械師室，并排出衛(wèi)生間區(qū)域、電器柜區(qū)域、通過臺等區(qū)域的廢氣。

4）廢排裝置。每個車的底架下均配有排風裝置。此裝置由排氣風扇及裝在排氣口處的壓力保護閥組成。車內(nèi)廢氣經(jīng)由車內(nèi)廢排風道輸送至車下廢排風道，然后氣體收集在排風裝置中排放至大氣中。

5）壓力保護系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)采用主被動結合式壓力保護。客室區(qū)域采用被動式壓力保護，在車輛送、排風口設置壓力保護閥門，根據(jù)壓力波信號反饋進行動作。司機室區(qū)域采用主動式壓力保護。

6）通過臺風扇加熱器。通過臺風扇加熱器安裝在通過臺端墻板內(nèi)部，出風口設置在端墻板下部或側部。通過臺風扇加熱器能確保在室外溫度較低時對通過臺區(qū)域的溫度進行充分調(diào)節(jié)。

7）空調(diào)控制器。空調(diào)控制器位于車端電器柜內(nèi)，此系統(tǒng)主要由控制模塊、通信模塊、手動模式選擇開關、本控屏組成。

2 動車組空調(diào)系統(tǒng)功能

高度動車組空調(diào)系統(tǒng)的主要功能：空調(diào)裝置為動車組提供風源，空調(diào)裝置通過空調(diào)控制模塊可改變操作狀態(tài)從而調(diào)節(jié)車內(nèi)環(huán)境。動車組的空調(diào)系統(tǒng)可實現(xiàn)如下功能：

1）外部新風供給和廢氣排出。

2）客室和司機室的加熱和制冷。

3）空氣的輸送和分配。

4）混合氣體過濾。

5）新鮮空氣和廢排空氣的壓力調(diào)節(jié)。

6）緊急通風以及調(diào)節(jié)和控制。

3 動車組空調(diào)系統(tǒng)工作模式

空調(diào)控制系統(tǒng)可通過控制模塊實現(xiàn)幾種工作模式，分別是空調(diào)標準模式，空調(diào)關閉，空調(diào)緊急關閉，緊急通風，洗車模式，隧道運行。

1）空調(diào)工作（標準模式）。空氣調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)可自動將每輛車的室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)至控制設定點溫度。室外溫度較高時，控制設定點值將自動升高（UIC 控制設定點升高）。通過司機人機界面或列車乘務員人機界面可逐車將控制設定點溫度調(diào)低或升高±2K。

2）空調(diào)關閉。整個通風、加熱和空調(diào)系統(tǒng)電源切斷。動車組的室內(nèi)溫度根據(jù)外部環(huán)境條件升高或降低。當空調(diào)系統(tǒng)收到關閉信號后：保持空調(diào)通風30s，新風與廢排風門關閉，控制器保持供電，HVAC制冷、制熱停止運行。

3）空調(diào)緊急關閉。整個通風，加熱和空調(diào)系統(tǒng)電源切斷。動車組的室內(nèi)溫度根據(jù)外部環(huán)境條件升高或降低。當空調(diào)系統(tǒng)收到關閉新號后：所有風機、壓縮機、電加熱接觸器斷開。空調(diào)緊急關閉模式僅在緊急情況下才啟動，例如為防止火災發(fā)生后的煙霧擴散。

4）空調(diào)系統(tǒng)在隧道中的運轉狀態(tài)。當激活列車壓力波控制系統(tǒng)通告即將到來的隧道時，空調(diào)系統(tǒng)將在純回風模式下運行直到通過隧道。壓力保護閥處于關閉狀態(tài)，壓力波新號消失后，根據(jù)空調(diào)控制器控制邏輯打開各車壓力波保護閥。

5）洗車模式。當列車發(fā)出洗車模式信號時，空調(diào)系統(tǒng)將切斷所有電加熱器等部件件并進入通風模式。所有壓力保護閥處于關閉狀態(tài)，這樣可防止清洗時有水進入到車廂內(nèi)部，所有風門到位后，空調(diào)控制器發(fā)送允許洗車信號給列車網(wǎng)絡，并在司機人機界面發(fā)布。

4 空調(diào)控制系統(tǒng)的基本操作

空調(diào)系統(tǒng)可在以下幾個位置進行操作：司機室HMI屏、機械師室HMI屏、空調(diào)控制器手動選擇開關、空調(diào)控制器本控屏。正常情況下，空調(diào)系統(tǒng)是通過司機室HMI屏、機械師室HMI屏進行操作的，此時空調(diào)為集控模式，在空調(diào)控制器本控屏操作后則轉入本控模式，集控模式和本控模式除可選擇空調(diào)工作模式外，還可在±2K范圍內(nèi)調(diào)節(jié)各車的溫度控制設定點。當空調(diào)控制器發(fā)生故障或網(wǎng)絡通訊故障時可操作手動模式選擇開關。

在選擇顯示屏“空調(diào)設置”后，可接通或切斷單車空調(diào)系統(tǒng)及改變設定點溫度。通常情況下，空調(diào)系統(tǒng)以車為單位，另外還選擇全車廂進行操作。空調(diào)運轉模式選擇包括：緊急通風、通風、緊急關、自動、停機。溫度調(diào)整選擇按鈕可在±2K范圍內(nèi)設置單車或整列車的溫度設定點。

每個車輛空調(diào)控制器內(nèi)均配有手動模式選擇開關和本控屏。當控制器發(fā)生故障或網(wǎng)絡通訊故障時可手動旋轉手動模式選擇開關至相應工況，滿足車內(nèi)溫度要求。注意：手動全冷20分鐘后，需轉入通風模式5分鐘，以防蒸發(fā)器結冰。