浅析城市轨道交通车辆空调系统.doc

浅析城市轨道交通车辆空调系统科学论坛lChinascienceandTechnologyReview浅析城市轨道交通车辆空调系统王立新(沈阳铁路机械学校l10036)摘要通过对城市轨道交通运输特点的介绍,讨论了城轨车辆空调系统的空调机组,空调控制器及通风系统的要求和特点.【关键词城市轨道交通车辆空调系统中图分类号:U491文献标识码:A文章编号:1009914X(2011)3701920l城市轨道交通车辆空调系统的设计,除要考虑到城轨交通的一般特点(运量大,快捷,安全,舒适,站点密集,上下车乘客交换频繁,有一定的运行时间段,车辆部件具备较高可靠性)之外,还要考虑以下因素:各城市间城轨车辆运营环境不同.我国幅员辽阔,即使目前规划或在建城轨项目的各城市之间差别也很大,南到广州,北到哈尔滨,东到上海,青岛,西到西安,气候条件必须予以具体考虑,具体设计,实施时要有侧重.乘员多.城轨交通线路一般穿越城市中心及商业繁华地带,客流密集.目前十多个城市旅游人口很多,因此除了上,下班时间乘座高峰期,其他时段乘客流量也很大.?城轨车辆与干线铁路车辆结构特征相似,但就其空调系统而盲,因城轨交通的运行特点而有其特殊性.下面分别从空调机组,空调控制器和通风系统几方面加以简单讨论分析.一.车辆空调机组车辆空调机组,一般应达到小型轻量化,耐振性,阻燃性,水密性,可维护性(免维护性),耐蚀性,电源协调使用等要求.归纳起来,城轨车辆空调系统要具备以下特点:小型轻量化;可靠性高;免维护程度高.1.小型轻量化小型轻量化是城轨车辆空调系统的显着特点.由于城轨车辆一般比铁路车辆小,高度低,运载量大,而空调机组通常置于车顶部,这样空调机体积重量受到一定限制.所以小型,轻量化是空调机组要考虑的一个现实条件.近年来,石家庄国祥制冷设备有限公司连续采用一系列新技术来缩小空调机体积.如:采用卧式蜗旋式压缩机?换热器采用内螺纹管,增强换热效果,减少换热器体积采用带亲水膜轻质铝翅片,降低换热器质量.引进高效进口风机等,在保证流量,噪音等要求下降低了体积及重量.北京地铁的第一台拥有我国自主知识产权的国产化地铁空调机组充分采用了以上新技术.2.可靠性高首先,车辆空调机的耐振性能要好.车辆在运用过程中会产生较大振动,因此车辆空调系统要具备耐振性能.我国铁路标准TB/T243293对车辆空调设备做了抗振要求及试验标准.这个标准对运行条件好于铁路车辆的城轨车辆空调系统来说,应该是完全适用的.其次,耐腐蚀性好.现在城市的污染程度较大,尤其是沿海城市的盐雾影响,对暴露在大气当中的空调机的电机,换热器壳体的耐腐蚀要求较高,因此空调机在设计,制造当中要充分考虑到这点.如采用防护等级较高的电机,并在电机外部配合处增加电机防护技术措施,在换热器上采用耐酸,碱,盐雾腐蚀的覆膜铝翅片.并采用不锈钢板材制造空调机壳体,可有效防止腐蚀发生,延长空调机使用寿命.此外,根据车辆运行特点,空调机组制冷系统尽量采用多系统,避免使用单系统的空调机组.因为如采用单系统,当制冷系统出现问题时,整个空调机组就不能为车辆提供冷量.而多系统的空调机组,当某一个系统出现故障时,另外的系统还可以工作,为车辆提供一定的冷量.以下是采用多系统的优点:制冷系统故障对双系统或多系统的影响小.双系统或多系统的空调机能使车内达到较稳定的温度由于双系统或多系统的空调机压缩机交替运行,压缩机磨损寿命长由于双系统或多系统的空调机压缩机分步启动,启动电流冲击小.3.免维护程度高安装于车辆上的空调机并不能象地面制冷机组那样,可以给检修,维护人员一个易于检视的环境和空间.根据干线铁路车辆空调的使用经验,在条件允许的情况下空调制冷系统尽量使用单元式,全封闭式制冷循环系统,并提高免维护的元件使用率,尽可能不采用分体式空调机.以下是全封闭制冷循环系统的优点特性:出厂前所有制冷系统部件均焊接,故系统密封性好,出厂前充人定量制冷剂因在性能试验后发货,无泄漏,所以性能与质量稳定,可靠性高;由于可省掉储液器.管路接头,以及免充入过多的制冷剂,故重量轻,tn为系统无泄漏,故制冷系统的维修周期长;因为管路元件少,系统不泄漏,故制冷系统维护工作量少,适合城市轨道车辆使用.=.空调控制器空调控制器控制空调机正常运行,是空调机组的重要组成部分.它在车辆上的使用关键是可靠性,可触及性,自动化程度及电磁兼容性.1.可靠性192l科技博览目前,车辆空调控制器的关键元件采用的是质量较好的进口元件或合资工厂生产的元件,降低了元件的故障率.电路设计经过大量的实际运行验证,可靠性较高.2.可触及性由于空调控制器元件动作较频繁,并有较多的空调机保护元件.对它的维护量在空调组中占的比重较大.而且在空调机检修当中,要观察控制器整体的动作情况,以便判明故障原因.因此空调控制器要尽可能布置在检修人员易于触及,易于观察的地方,否则,空调机组的维护,检修就会变得困难,工作量会大大增加.3.自动化程度城轨车辆与铁路车辆运行情况及车辆配置人员不同.通常在城轨车辆运行当中不配制车辆设备巡检员.这就要求城轨车辆空调系统有较高的自动运行能力,能够在出现问题时自动处理,对非故障问题有自我保护及自我恢复能力,同时,对故障能够自我诊断及自动存贮,以便车辆进站后,能够及时修复.4.电磁兼容性车辆的自动化程度越高,车辆设备及信号控制系统电磁环境越复杂.电子部件信号系统要适应此电磁环境.因此空调自动控制器要在预期的电磁环境中能正常工作,且无性能降低或故障,电磁兼容性是要预先考虑的.要遵照车辆运行电磁环境进行功能设计.三.通风系统空调车辆的通风系统是车辆空气调节的重要组成部分.经空调机处理过的空气只有通过通风系统送往车内,才能保证车内温度均匀性.因此,通风系统可制约空调机在车辆中的性能发挥,目前,我国轨道车辆普遍采用静压风道.这种静压风道能够降低噪音,使送风均匀.1.气流组织通常车内乘员较多,车辆内部最好做到全面送风.即使是空调机回风口区域,也要设送风口.否则气流受拥挤人群扰动,阻塞,回风往往越过空调机回风口区乘员头顶回到空调机内,此处乘员感觉不到气流,而且在超员的情况下,回风温度也较高,不能带给乘员相应的凉爽感觉,满足舒适需要.目前地铁车辆一般设废排口.尤其在车辆乘员多的情况下,通过车门开闭不能完全置换车内空气,有必要设置废排.这样做有3个好处:直接将拥挤人群下部散发的热量通过废排口排出,减少上涌热气流与空调系统送风的有效空气的干扰,冬季有利于热气流下沉t使乘员气味感受清新.2.国产化地铁车辆通风系统每辆车两端分别安装一台车顶单元式空调机组,每辆车设一台空调控制器控制两台空调机组的正常运行.新风吸人口设在空调机组两侧,并设有防水浸入和防尘过滤机构.空调机组前端设有两出风口,车内顶部设送风道与空调机组出风口连接.风道型式为静压送风道,保证冷热空气能够均匀送出使得车内温度均匀.机组底部设有回风口.车内空气从车两端空调机组底部平顶板上回风进入机组.车内排气口设在两侧座椅下中,多余空气通过排气口进入侧墙板夹层到达车顶,由车顶排气管装置排出.风道是空调系统的重要组成部分,采用断面为1200mm240mm的静压送风道,材料为酚醛玻璃钢.其保湿可采用聚氨酯夹层压力发泡.该类型风