論述地鐵車輛空調系統的結構及典型故障案例解析

張大勇

摘 要：地鐵列車的空調系統主要用于處理車廂內空氣，給乘客制造一個除濕、降溫的乘車環境。空調機組為單元式結構，安裝在客室兩端車頂框架內。空調機組與電氣控制柜用電氣連接器連接，輔助逆變器集中供電。機組出風口與車內主風道之間由軟風道連接，空調機組處理后的空氣從車內主風道的送風口送入客室內，從而調節車內空氣參數。本文對地鐵車輛空調系統的結構及典型故障案例解析，以便借鑒。

關鍵詞：地鐵車輛;空調系統結構;典型故障

1 空調機組的工作原理及制冷系統的工作過程

車廂內的空氣通過車頂的回風口吸入空調機組內，在蒸發器前與外界新風混合，經過過濾后，在通風機的作用下，經過蒸發器，被冷卻、干燥后，通過主風道均勻地送到車內。

在制冷循環中，壓縮機通過蒸發器吸入制冷劑后壓縮成高溫高壓的蒸汽，排入風冷冷凝器，然后和外界空氣進行熱交換，釋放出熱量冷凝成高壓的液體，之后經毛細管節流降壓后變成低溫低壓液體，進入蒸發器，并且吸收由室內流過蒸發器的空氣的熱量，蒸發成低壓蒸汽再被壓縮機吸入，完成一個制冷循環。制冷劑不斷地從室內吸收熱量，在室外放出熱量，以便達到使室內降溫、除濕的效果。

2 空調系統操作

2.1 空調電氣柜操作方法

工作過程先閉合主回路開關，然后閉合控制回路DC110V開關，PLC自檢成功后，向RIOM送出“自檢成功“信號。空調系統會自動進入工作狀態。由傳感器檢測定車內溫度，與PLC內部設定的溫度進行對比后，自動進行通風、弱冷、中冷、強冷和預冷的工作狀態。

2.2 通風操作

將SA1置于通風位，SA2置于“弱風”位時，KM11、KM21接觸器吸合，風機電機均低速運轉。將SA2置于“強風”位時，KM12、KM22接觸器吸合，風機電機均高速運轉。

2.3 制冷操作

弱冷：當接收到“機組1允許啟動信號”后，機組1的兩臺通風機和兩臺冷凝風機的接觸器均吸合。延時15S后，機組1的一臺壓縮機接觸器吸合。此臺壓縮機的電磁閥動作，使壓縮機卸載運行。或者機組2的一臺壓縮機接觸器吸合。電磁閥動作，使壓縮機70%運行。

強冷：當接收到機組1允許啟動信號后，機組1的兩臺通風機和兩臺冷凝風機的接觸器均吸合。延時15S后，機組1的1號壓縮機接觸器吸合，再延時5s，機組1的2號壓縮機接觸器吸合。兩壓縮機的電磁閥均斷電，壓縮機全載運行。

控制盤中起短路保護作用是空氣開關，當電路某處出現短路時，相應的空氣開關自動跳開，起到保護作用。電機主回路的熱繼電器為相應電機的過載保護。

緊急通風：緊急通風逆變器是一種DC/AC逆變器，把輸入的直流110V轉換三相交流220V。

緊急通風逆變器用于地鐵車輛的客室和司機室的空調機組，在一般情況下，由輔助變流器輸出的三相主電源供電工作，此時緊急通風逆變器處于備用狀態。但當兩路主電源都失電或者客室空調機組控制盤故障時，緊急通風逆變器將蓄電池的能量轉化成三相交流220V繼續給空調機組內的通風機交流電機供電，使通風機繼續工作，達到地鐵車廂內繼續通風的目的。

3 空調故障處理

在運轉空調機組之前，對下列幾項進行檢查，無誤后才可開始運轉。1）檢查熱繼電器脫扣開關是否動作和熱繼電器額定值選擇是否符合標準。2）電氣回路是否正常。3）主回路及控制回路的絕緣電阻是否均正常，有無對地短路現象。4）空調電器柜電器件和配線是否有損壞。接線端子處配線是否松動無過熱變色痕跡或損傷，運轉前的檢查;開機順序：開通風機——通風機工作后——方可開制暖或制冷工作運轉。[注意點：1）檢查通風機工作是否正常，電機運轉有無異響。2）注意觀查制暖、電加熱器或制冷的工作情況及各電機工作電流三相是否平衡。]關機順序：關斷制暖、電加熱或制冷（讓通風機繼續運轉3min以上）——關斷通風機。

3.1通風故障處理

如果空調通風不起，首先檢查是否有DC110V控制電源和AC400V主回路電源。如果電源正常后再檢查通風機過流熱繼電器是否動作。如果通風機停機。則空調處于全停狀態，通風設備恢復正常后，PLC自動重啟通風機。如在第一次過電流120S以內，又出現過流，則PLC自動鎖死通風機。這時如果想開機必須先斷開空調啟動轉換開關HVACCS，延時五秒后，再次閉合空調啟動轉換開關HVACCS后才可重新啟動。

車內通風機運轉后，要看一下是否有風吹出，風量很小時，可認為是風機反轉，請將電源相序正確調整，也就是三相中的任意兩相對調，確認是否有異常振動和異常噪音。用電流表測量風機相序三相是否平衡。在檢查車內各出風口的送風量是否均勻，對車內出風口的大小調整，達到客室內送風均勻。

3.2制冷故障處理

壓縮機壓力異常，壓縮機過流，冷凝風機過流。都會發生制冷故障，首先檢查冷凝風機接觸器，冷凝風機熱繼電器是否動作或損壞。壓縮機接觸器和熱繼電器是否動作或損壞。

在制冷時，吸入和吹出的空氣溫差約為8～10℃時為正常。確認空調機組是否有異常振動、異常噪音，同時注意電流讀數。用電流表測定壓縮機運轉電流值三相是否平衡。

當壓縮機或冷凝機出現過電流時，可以用萬用表測量來判斷是線路或設備出現問題，發現故障排除后PLC會自動再啟動一次，在120S以內，如仍出現故障，PLC會鎖死故障，同時觸點動作給RIOM發出故障信號，即使又恢復正常后，仍不能進行制冷，需斷開空調啟動轉換開關HVACCS后延時五秒再閉合，才可重新進行制冷。

如發生壓縮機壓力異常故障后，系統認為是嚴重故障，只要發生一次即動作給RIOM發出故障信號，壓縮機立即停止工作，起到制冷系統的保護作用。同時故障指示燈顯示故障部位。必須排除故障后重新開機，系統才能重新進行制冷。

壓縮機壓力異常故障主要是高、低壓壓力開關動作，而引起壓力開關動作主要有以下幾點：

高壓壓力開關動作主要檢查制冷劑充注是否過多，而引起壓縮機電流過大，造成熱繼電器動作。處理的方法是將制冷劑少量的排出即可。也有可能是冷凝風機相序接錯，造成電機反轉。處理的方法是將電機相序調整正確。

低壓壓力開關動作主要檢查制冷劑是否有泄漏，造成壓縮機電流過小。處理的方法是修理制冷劑循環系統，并充入適量的制冷劑。如果蒸發器散熱片堵塞也會造成低壓壓力開關動作，這時只需把蒸發器的散熱片清洗干凈即可。

3.3電加熱故障處理

電熱器當溫度超過70℃后，溫度繼電器斷開，主觸點動作，切斷主電源。同時輔助觸點動作，給PLC發出故障信號，電熱故障指示燈亮，當電熱器溫度降至50℃時，PLC自動再次啟動電加熱器，在120S以內，如再次出現溫度繼電器斷開，PLC會鎖死故障，即溫度繼電器恢復后也不再自動啟動，同時觸點動作給RIOM發出故障信號，需斷開空調啟動轉換開關后，延時五秒再閉合，才能再次運行加熱，當電熱器溫度過高超過90℃時，電熱器主回路的熔斷器熔斷，必須更換熔斷器后加熱工作才可重新進行。電加熱器的工作可靠性，將直接影響到列車的行車安全。電加熱器工作不可靠或操作不當，將有可能引起列車的火災事故。在加熱運轉的操作過程中，必須注意以下幾點：

通電前的檢查：

1）檢查電加熱回路中各處接線是否完好。

2）檢查溫度繼電器、溫度熔斷器以及其它保護裝置是否正常。

3）檢查通風機的接觸器、熱繼電器是否良好。

4）將電熱管上及其周圍的附著物及其它雜物清理干凈。

3.4 緊急通風的故障處理

緊急通風逆變器的輸入電源來自車輛蓄電池。

當緊急通風逆變器檢測到輔助逆變器故障后，發給控制柜緊急通風信號，CPU動作，證明控制柜已接收到此信號。緊急通風信號輸入后，PLC斷開所有電機的輸出。當緊急通風信號消失，PLC控制自動切換回正常狀態。按檢測的室溫值，投入相應工作狀態。當緊急通風狀態運行至45分鐘時，緊急逆變器將自動切斷其主回路，停止緊急通風。PLC將切斷所有電機觸點直到緊急通風信號消失。

如PLC控制器發生故障，則無論輔助逆變器正常與否，緊急逆變器均會啟動，執行緊急通風。緊急通風系統不工作，應檢查緊急通風信號電源是否有電，緊急通風接觸器是否損壞，緊急通風過載保護有沒有動作或損壞，最后檢查緊急通風逆變器是否有故障。

4 總結

地鐵車輛在實際運行過程中所涉及到的系統較多，其中空調系統應該是地鐵車輛行駛過程中的基礎性系統之一。地鐵車輛自身運行特征及車廂內人員數量，決定了空調系統在地鐵車輛內所具有的作用。所以提高地鐵車輛空調系統的設計質量，逐步對地鐵車輛空調系統在實際運行中所具有的問題進行完善，在滿足人們出行的情況下，為人們提供更加完美的地鐵車輛環境。

參考文獻：

[1]姚彥茹，李喜華.空調機電腦控制板自動檢測系統[J].哈爾濱：黑龍江電子技術，1999，（7）：18-20.

[2]何嬌娜.客車空調控制柜故障診斷系統設計[D].西安：西北工業大學，2004（03）.

[3]王文質，朱明，等.城市軌道車輛空調國產化[J].北京：都市快軌交通，2002：41-43.