關于地鐵車輛氣密性設備導致空調漏水原因分析及處置建議

劉 洋

武漢地鐵運營有限公司 湖北武漢 430000

1 問題描述

地鐵列車在高架區間進行調試作業時，發現空調新風口及回風口出現漏水情況。后續登頂檢查發現空調機組內通風機安裝座四周有水漬，集水盤外的接線盒、二位五通電磁閥、氣液分離腔內有存水。

跟蹤觀察故障時，列車空調回風口再次漏水。通過對列車現場檢查發現：在列車調試過程中，空調回風濾網臟堵未及時清洗。空調機組與客室間壓差較大，取下回風濾網及格柵時阻力較大。第1節車兩側車門輔助鎖氣路塞門由于調試需要被截斷，無氣源送至空調機組。恢復第1節車兩側輔助鎖截斷塞門，并拆下回風格柵及濾網。空調持續工作，待積水排出后，出風口、回風口不再漏水。

2 原理描述

某線路地鐵列車最高運行速度為120km/h，線路區間為高架和隧道。為保證列車整體氣密性要求，列車設置壓力波保護裝置。在空調機組新風側、主動廢排裝置側和冷凝水排水口位置均設置氣動閥門。當車內外壓力變化達到設定值時，氣動閥門動作并關閉閥口，控制車外壓力波動傳入車內，提高列車乘坐舒適性。

壓力波保護裝置包含壓力保護控制器、壓力保護閥。壓力保護控制器安裝于每列車的頭車中，每節頭車設1套壓力保護控制器，每臺客室空調機組內設置1套新風壓力保護閥，1套排水保護閥，每臺廢排裝置內設置1套廢排壓力保護閥。示意圖如圖2所示。

在列車進出隧道及其他車內外壓力變化超過檢測值的條件下，安裝在司機室的壓力波控制裝置發出壓力保護信號，控制各車空調控制盤的控制繼電器，使新風壓力波保護閥、排水保護閥、廢排裝置壓力波保護閥門動作并關閉閥門，防止車外壓力波動傳入車內。壓力保護閥關閉后，新風壓力波保護閥及廢排壓力波保護閥壓力氣缸位置反饋裝置發出信號到空調控制器，表示壓力保護閥已正常關閉。空調壓力波裝置在有氣源時，按各工況的控制信號動作；無氣源時，氣缸保持默認動作狀態。

各保護閥的氣缸類型及動作狀態表

3 原因分析

空調機組內的壓力波動作執行機構為氣動閥門，需要氣源才能動作。空調機組從車下主風管取風，經過一位側車門輔助鎖截斷塞門B25.1到達客室側頂板內部，最后經空調氣閥塞門B25.3和B25.4分別到達空調機組2和空調機組1內部。當一位側輔助鎖塞門B25.1被截斷后，車頂兩空調機組失去氣源，空調排水閥氣缸為彈簧輔助收縮氣缸，排水口保持開啟狀態。新風口和主動廢排為保證壓力保護時快速響應，而選用彈簧輔助伸出氣缸，在無風條件下新風口和廢排口保持關閉。

所以，當一位側輔助鎖塞門截斷后，空調機組無新風參與循環，僅從回風口進風。相較于新風口開啟的條件下，空調機組內部負壓會明顯升高。

新風口關閉條件下，空調集水盤水位高度理論計算，其各部件的靜壓力如下：

車內正壓：35Pa(設計數據)；

回風格柵及濾網壓力損失(潔凈)：50Pa(經驗數據)；

回風風道壓力損失：65Pa(經驗數據)；

回風閥壓力損失：25Pa(經驗數據)；

混合風濾網壓力損失：25Pa(經驗數據)；

蒸發器壓力損失：180Pa(設計數據)；

要的，這主要是因為它不 僅關系到水利工程的質量，還與水利工程的整體效益也有 密切的聯系。如果啟閉機出現了故障，不僅會給維修和管 理工作帶來不便，也會對水利樞紐質量安全造成一定的威 脅，所以就需要相關的工作人員更加注重啟閉機的維護和 管理工作，可以大大地降低故障發生的概率。筆

P0=基準壓力(車內正壓)；

P1=混合風濾網前壓力；

P2=蒸發器后壓力。

H1=蒸發器前集水盤內凝結水高度；

H2=蒸發器后集水盤內凝結水高度；

P1=車內正壓+回風格柵及濾網壓力損失+回風道壓力損失+回風閥壓力損失=-95Pa；

P2=P1+混合風濾網壓力損失+蒸發器壓力損失=-300Pa。

根據負壓與水柱高度的對應關系H=|P|/10，可以換算出，即使在集水盤排水閥開啟狀態下，由于空調機組內部負壓作用，回風濾網前和蒸發器后，積蓄的冷凝水高度最高會達到H1=9.5mm和H2=30mm，且冷凝水積蓄高度會隨回風口濾網、混合風濾網臟堵的程度而升高。空調機組集水盤壁設置高度為50mm，集水盤水位越高，在列車啟動和停車時，集水盤內冷凝水越容易飛濺并被送風機吹入新風道內，造成客室出風口滴水。

通過對現場條件綜合研判，確定空調漏水原因主要為兩個方面：截斷車門輔助鎖塞門導致空調壓力波裝置無氣源，新風門保持在關閉狀態，空調機組僅能從回風口進風，空調機組內部負壓增大；空調回風濾網臟堵，造成空調機組內部負壓進一步增大，積蓄水位過高，在列車加速、制動、軌道傾斜等工況下，集水盤內冷凝水溢出或飛濺至回風口和新風送風口內，導致客室內滴水。

4 處理建議

列車空調漏水問題除個別機組安裝和密封缺陷外，主要為空調機組內部冷凝水排水不暢導致，而冷凝水排水不暢原因可分為兩大類：

一類是排水路徑堵塞，原因一般為新線隧道積塵嚴重，老線長時間運營未及時清理空調機組，或高架區間掉入異物等。此類故障可通過直接檢查空調機組有無臟堵、異物等情況排查，或通過模擬對比觀察空調機組的排水情況，查找堵塞位置。

另一類是空調機組內部負壓升高，空調機組長時間在較高負壓的狀態下工作，集水盤內冷凝水在負壓作用下積蓄的液位升高，在列車運行的過程中更易飛濺出空調機組到達客室內。新風口、回風口異常關閉，新風濾網、回風濾網、混合風濾網臟堵都會導致機組內部負壓升高。處理此類故障時，檢查三種濾網的潔凈狀態和風閥動作執行機構的動作狀態以及反饋狀態。目前除部分氣密性要求較高的高速線路有氣動風門執行機構外，常規線路風門均為電動執行機構。

針對空調機組內壓力波裝置的氣動風門執行機構，有如下建議：

(1)優化空調機組供風管路，在合理的位置設置塞門。如將空調機組取風點從B25.1塞門后端前移至塞門前端，保證各截斷塞門的功能獨立，避免截斷單側車門輔助鎖塞門時，對空調壓力波裝置的影響。

(2)優化空調壓力波裝置動作邏輯。目前暫定車內外壓力差變化速率超800Pa/3S時，壓力波控制裝置給出動作指令，各閥口保持關閉。當壓力波動作信號持續超過1min后，排水閥強制打開1min，若壓力信號仍持續，重復上述循環。后續需根據列車隧道空氣動力學試驗結果和列車氣密性考核指標，確定最終的壓力波裝置動作標準值及控制邏輯。