劉金成

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(jī)室空調(diào)機(jī)組，風(fēng)道系統(tǒng)，廢排裝置，壓力保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)模式，空調(diào)關(guān)閉，空調(diào)緊急關(guān)閉，緊急通風(fēng)，洗車模式等幾種工作模式。

關(guān)鍵詞：動車組;空調(diào)系統(tǒng);空調(diào)系統(tǒng)故障

隨著我國高速動車組技術(shù)的快速發(fā)展，自2017年以來，高度國產(chǎn)化的復(fù)興號動車組不斷投入運(yùn)營。在高速客運(yùn)專線上，旅客能體驗到350Km/h的高速動車組。同時，復(fù)興號動車組的上部服務(wù)設(shè)備設(shè)施為旅客帶來了更舒適的乘坐環(huán)境。京廣、京滬高速鐵路客運(yùn)專線均超過1000公里，貫穿我國大江南北。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(shù)的重點(diǎn)問題。為了保證旅客乘坐安全，確保動車組良好的運(yùn)行秩序，就要開發(fā)高性能的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，并且在運(yùn)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(jié)構(gòu)

高速動車組空調(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(jìn)行通風(fēng)換氣，改善車內(nèi)環(huán)境，提高旅客乘坐的舒適性?？照{(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分組成：客室空調(diào)單元，司機(jī)室空調(diào)機(jī)組及供風(fēng)道，主風(fēng)道，廢排單元及管道，壓力波保護(hù)系統(tǒng)，風(fēng)扇加熱器，空調(diào)控制面板，混合箱。每個司機(jī)室均配有單獨(dú)的空調(diào)系統(tǒng)，此空調(diào)可獨(dú)立于客室空調(diào)單獨(dú)調(diào)節(jié)。

1.1 客室空調(diào)機(jī)組

空調(diào)系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)，冷凝器，冷凝風(fēng)機(jī)，蒸發(fā)器，蒸發(fā)風(fēng)機(jī)，電加熱器，膨脹閥，旁通電磁閥等部件組成。制冷時，空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)車內(nèi)熱負(fù)荷的變化，提供四級制冷調(diào)節(jié)。制熱時，空調(diào)系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組內(nèi)二組電加熱，以及風(fēng)道內(nèi)電加熱，風(fēng)扇加熱器等部件，實現(xiàn)多組調(diào)節(jié)和控制。

1.2 司機(jī)室空調(diào)機(jī)組

司機(jī)室空調(diào)機(jī)組采用車頂單元嵌入式安裝結(jié)構(gòu)，在機(jī)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(jī)室空調(diào)機(jī)組內(nèi)設(shè)壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、冷凝風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)、加熱器等常規(guī)部件外，還設(shè)有高壓風(fēng)機(jī)，利用高壓風(fēng)機(jī)的高壓頭克服車外壓力波動對司機(jī)室內(nèi)壓力的影響，從而保證司機(jī)的舒適性。

1.3 風(fēng)道

風(fēng)道系統(tǒng)將調(diào)節(jié)后的氣體輸送至客室、乘務(wù)員室和機(jī)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。

1.4 廢排單元及管道

廢排裝置內(nèi)設(shè)有一臺廢排風(fēng)機(jī)。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，廢排風(fēng)機(jī)與客室的送風(fēng)風(fēng)機(jī)同起同停，并通過微調(diào)廢排風(fēng)門保證車廂內(nèi)正壓。緊急通風(fēng)時，只有廢排風(fēng)機(jī)開啟，實現(xiàn)車內(nèi)風(fēng)路循環(huán)。

1.5 壓力波保護(hù)系統(tǒng)

廢排裝置是將車內(nèi)廢氣排出車外，與外界相通，在高速情況下車外壓力波動會通過廢排裝置影響車內(nèi)壓力，因此在廢排裝置中集成了一套壓力波保護(hù)裝置。當(dāng)外界壓力波動變化很大時，壓力波保護(hù)裝置動作，關(guān)閉壓力波風(fēng)門，阻斷風(fēng)路。使車內(nèi)形成近似密閉環(huán)境，抵抗壓力波動。當(dāng)外界氣壓波動緩和后，風(fēng)門打開，進(jìn)行正常通風(fēng)廢排。

1.6 風(fēng)扇加熱器

通過臺風(fēng)扇加熱器安裝在通過臺端墻板內(nèi)部，出風(fēng)口設(shè)置在端墻板下部或側(cè)部。通過臺風(fēng)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(jìn)行充分調(diào)節(jié)。

1.7 空調(diào)控制系統(tǒng)

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(guān)、本控屏組成。

2 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(biāo)準(zhǔn)模式，空調(diào)關(guān)閉，空調(diào)緊急關(guān)閉，緊急通風(fēng)，洗車模式，隧道運(yùn)行。

2.1 空調(diào)工作（標(biāo)準(zhǔn)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(shè)定點(diǎn)溫度。室外溫度較高時，控制設(shè)定點(diǎn)值將自動升高（UIC控制設(shè)定點(diǎn)升高）。通過司機(jī)人機(jī)界面或列車乘務(wù)員人機(jī)界面可逐車將控制設(shè)定點(diǎn)溫度調(diào)低或升高±2K。

2.2 空調(diào)關(guān)閉

空調(diào)系統(tǒng)通過司機(jī)的HMI或列車員的HMI轉(zhuǎn)換成“關(guān)閉空調(diào)”模式。通過HMI，可以關(guān)閉一輛車或所有車的空調(diào)系統(tǒng)?？照{(diào)關(guān)閉狀態(tài)可以啟動凍結(jié)保護(hù)和過熱保護(hù)。當(dāng)處于“關(guān)閉空調(diào)”模式下，為了保存能量，外部的新風(fēng)閥門和排風(fēng)閥門將被關(guān)閉。如果只有DC110V電源，那么通風(fēng)模式將會打開，來替換空調(diào)的凍結(jié)保護(hù)和過熱保護(hù)。

2.3 空調(diào)緊急關(guān)閉

在此模式中整個空調(diào)系統(tǒng)停止，接觸器的110VDC電源被切斷，所有壓力波風(fēng)門關(guān)閉。此時，所有風(fēng)門執(zhí)行器不管在什么位置會立即停止。動車組室內(nèi)的溫度根據(jù)外部環(huán)境條件升高或降低。同“空調(diào)關(guān)閉”模式相反，此模式下無空調(diào)防凍和過熱保護(hù)。因而，“空調(diào)緊急關(guān)”模式僅在緊急情況下才啟動，例如為防止火災(zāi)發(fā)生后的煙霧擴(kuò)散。

2.4 預(yù)冷與預(yù)熱模式

空調(diào)系統(tǒng)在車輛運(yùn)行前（運(yùn)行時間需預(yù)設(shè)）執(zhí)行預(yù)熱或預(yù)冷程序，預(yù)冷或預(yù)熱的時間將根據(jù)新風(fēng)溫度進(jìn)行計算。空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)冷或預(yù)熱時，新風(fēng)壓力波風(fēng)門與廢排壓力波風(fēng)門將關(guān)閉。在預(yù)熱模式下，客室內(nèi)溫度上升到T-2℃;在預(yù)冷模式下，客室內(nèi)溫度下降到T+2℃;超出預(yù)熱或預(yù)冷時間，空調(diào)系統(tǒng)脫離預(yù)熱或預(yù)冷模式。

2.5 洗車模式

洗車模式是通過司機(jī)的MMI進(jìn)行控制。當(dāng)洗車模式運(yùn)行時，空調(diào)控制器就會在5秒內(nèi)關(guān)閉客室的制熱、制冷、通風(fēng)部件和壓力波風(fēng)門。如此可防止清洗時水或清潔劑由空調(diào)換氣口進(jìn)入車廂。當(dāng)壓力波風(fēng)門未完全關(guān)閉時，在司機(jī)室的MMI上會顯示相應(yīng)的診斷信息：“不允許進(jìn)行清洗運(yùn)行”。

2.6 緊急通風(fēng)模式

當(dāng)切斷380VAC輔助電源后，則通過電池啟動“緊急通風(fēng)”模式。此時，空調(diào)系統(tǒng)僅通過廢排風(fēng)機(jī)達(dá)到通風(fēng)功能。廢排風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時降頻降壓，故通風(fēng)量降低。此外，所有的風(fēng)機(jī)、加熱器和壓縮機(jī)將停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 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(jìn)行操作：司機(jī)室HMI屏、機(jī)械師室HMI屏、空調(diào)控制器手動選擇開關(guān)、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(jī)室HMI屏、機(jī)械師室HMI屏進(jìn)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(zhuǎn)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(shè)定點(diǎn)。當(dāng)空調(diào)控制器發(fā)生故障或網(wǎng)絡(luò)通訊故障時可操作手動模式選擇開關(guān)。

在選擇顯示屏“空調(diào)設(shè)置”后，可接通或切斷單車空調(diào)系統(tǒng)及改變設(shè)定點(diǎn)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(jìn)行操作?？照{(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)模式選擇包括：緊急通風(fēng)、通風(fēng)、緊急關(guān)、自動、停機(jī)。溫度調(diào)整選擇按鈕可在±2 K范圍內(nèi)設(shè)置單車或整列車的溫度設(shè)定點(diǎn)。每個車輛空調(diào)控制器內(nèi)均配有手動模式選擇開關(guān)和本控屏。當(dāng)控制器發(fā)生故障或網(wǎng)絡(luò)通訊故障時可手動旋轉(zhuǎn)手動模式選擇開關(guān)至相應(yīng)工況，滿足車內(nèi)溫度要求。注意：手動全冷20分鐘后，需轉(zhuǎn)入通風(fēng)模式5分鐘，以防蒸發(fā)器結(jié)冰。

4 空調(diào)故障分析

通過分析遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)，2019年北京動車段共發(fā)生3241條故障，其中空調(diào)系統(tǒng)故障604件，占比18.6%。根據(jù)運(yùn)管科統(tǒng)計，我段共發(fā)生2019年全年行車設(shè)備故障1170件，其中空調(diào)系統(tǒng)故障共70件，占比5.98%。典型故障：2019年8月5日，5666動車組報02車2位端客室溫度高（點(diǎn)溫29.8℃）。空調(diào)復(fù)位后02車2位端客室溫度下降至28℃。檢查時發(fā)現(xiàn)故障原因為2車14-16排座位空調(diào)風(fēng)道被受電弓防寒材料堵住。