简述动车组空调工作原理

简述动车组空调工作原理

闫朋飞,于立中,韩亚彬,何丽丽

中车唐山机车车辆有限公司   064000

摘要：近年来，铁路的高速化对空调设计人员提出了挑战，与普通空调客车相比，高速动车组无论是速度还是设计结构都有较大区别，因此必须针对高速动车组的实际情况设计研制适宜的空气调节系统。本文根据高速动车组的运行特点，通过对单车空调试验的分析，进一步解析了高速动车组的空调系统所独具的适用性优点，增加对动车组空调系统全面系统的了解。

关键词：组成器件  原理分析    功能操作    故障处理及措施

CRH3型动车组的空调故障，产生原因复杂，由于动车组密封性能太高，因此空调系统成为影响旅客出行安全以及舒适度的重要因素之一。因此对于空调系统出现的问题必须对此加以重视并采取措施加以解决。

空调系统简介及原理分析

1、CRH3-380是在正常电压AC25kV，50Hz情况下，16辆编组，单供电制式的电动车组， 持续运营速度为350km/h，最高运营速度为380km/h，最高试验速度>400km/h。

2．空调控制系统简介CRH3型动车组空调控制系统主要由以下几部分组成:●空调控制器●温度传感器、压力传感器●看门狗模块●断路器●空调控制器CRH3型动车组为8辆编组,整列车可以分为两个单元,前4个车为单元1,后4个车为单元2。每辆车安装一台空调机组,并且每台空调机组配备一个空调控制器,其中,EC01车和EC08车的空调控制器为主控制器,其余各车的控制器为从控制器。主控制器的作用为:

2.1通过MVB总线与CCU(动车组中央控制单元)和HMI(人机接口)进行通讯;

2.2向本单元的从控制器发送命令;

2.3控制本车的空调机组运行;

2.4通过WTB总线实现两个主控制器之间的通讯。

从控制器的作用为:

2.5向主控制器反馈本车的空调机组状态;

2.6控制本车的空调机组运行;

2.7在主控制器发生故障时,自动转换成主控制器(只有相邻的控制器可以转换)。

空调系统采用单元式空调机组，安装在每辆车的车顶。每辆车都装有一套废排单元。在通过台处，循环通风加热器集成在门罩板后或端墙柜子盖上。在司机室装有一套相对独立于客室的空调系统，可对司机室进行单独调节。

空调系统通过各种送风模式实现对车内环境的控制调节。

CRH3-380的环境控制有如下功能：

提供新风和排废气

客室和司机室的采暖和制冷

风量的输送和分配

对新风进行初步过滤

混合空气的过滤

对于新风（外部供风）和废排的压力保护

应急通风

调节控制

客室空调采用车顶单元式空调机组。单元式空调机组具有故障率低，结构简单，安装方便，检修工作量小等优点。其提供必要元件以执行通风，制热和制冷功能，使用可替换制冷剂R－407c。

司机室HVAC系统安装在列车组的最后一节车厢(EC车)上，采用分体式空调系统，具有占地小、噪声低、使用灵活、安装检修方便等特点。

3．空调系统组件

3.1空调壳体是铝制的，压缩单元通过解耦装置与设备构架相连。这种连接可以使运行中的振动和结构噪音降低到最小。

3.2冷却管路采取冗余和密封措施，尽可能采用最少数量的结构连接。为避免泄漏，管路选择铜焊接。

3.3冷凝空气由空调机组两侧进入，通过冷凝器垂直向上进入冷凝风机。蒸发区域包含两个供风风机，每个带有一个电机、蒸发器、安全阀、电加热器和冷凝水排放管。

3.4客室空调机组需要在车顶的外边安装一个导流罩，导流罩的形状应该依据空气动力学载荷和设计要求进行最优化设计，要在CRH3的基础上尽可能减小阻力，并应不影响制冷能力和新风的供给。

3.5客室空调机组安装在车上后，要检查客室空调机组密封性，包括冷凝单元（雨水）的排水管道，混合空气箱和空调蒸发区域（冷凝水），以确保空调机组内部没有积水。

3.6为了便于调节外部和内部的空气温度（在车内的几个位置），必须要测量供风温度和回风温度，以保证控制系统可以依据热负荷来进行相应的调整。

3.7当列车通过隧道和会车的时候，车外会发生压力波动，为了避免客室内的压力波动，空调系统的新风口和排风口设有压力保护系统，可以阻止外部的压力波通过管道系统渗透到列车内。当压力波动时，空气的作用可以激活压力保护系统阀。在新鲜空气的进风口和废排风口安装有阀门。在压力保护模式下，可以同时激活两个阀门（关闭）。端车上的压力波传感器可以检测压力波，并与端车上的通讯计算机连接，由列车线与其他车连接，通过检测信号控制阀门开与关。

3.8每辆车都有一套位于地板下的废排单元。这个单元包括一个排风机和一个位于出风口的压力保护阀。排风是通过车体内的地板上的两个开口，进入位于地板下的车下废排风道。然后通过废排单元将其排出到大气中。

端车上有一套带有两个排风机的废排单元，分别排除客室和司机室的废气。如果司机室的排风机损坏，可以通过旁通控制阀由客室排风机进行排风。

3.9空调控制系统安装在车内的控制柜内，包括空调控制单元，相关单元接口以及控制继电器。所有交流接触器和断路器等相关电子设备都集成在位于车下的一个配电箱内。

3.10在车门处和通过台区域安装有通风加热器，安装位置在端墙上或门通过区（在端车门口的三分之一处）。当外部温度较低时可以保证加热器在通过台处进行充分的温度调节。

4.空调系统试验原理

4.1电气原理

单车电气调试工作中，空调试验的准备工作为电气试验，主要以为空调系统的各个部件供电的电压等级进行测试，是否为各部件的额定电压。

CRH380的主要工作电压等级，单车试验时，控制电压为110DC  工作电压为380AC\50HZ，整车连挂时由接触网供电，控制电压仍为110DC，工作电压为经辅助变流器供的440AC\60HZ。

单车试验主要是通过空调试验工装进行电气线路以及主控制空气开关和接触器的性能测试。试验时，要求空调各部件的主供电插头断开，通过空调适配器控制各部件的主控接触器的闭合，然后用万用表和相序表进行电压和相序的测试。

通过适配器还要进行空调系统的各种模式的组合开关测试，主要试验空调各功能中的部件组合工作效果，也就是控制开关和接触器的组合功能测试。

4.2功能测试

功能测试试验主要分手动和自动功能测试。

4.2.1手动功能测试就是测试制动控制面板上的手动开关进行测试，通过旋转测试按钮，将按钮打到全冷、半冷、通风、自动、半暖、全暖，将测试 按钮打到相应的测试位置后，在服务软件上能够看到相应的状态改变。

4.2.2自动功能测试分为制冷、制热、制动、紧急制动四种模式的测试，测试过程中要注意观察各个温度传感器是否反应的是否为适时温度，服务软件部分有相应的故障界面，注意观察，查看有无故障，自动加热达到设定温度或者是上线温度后，相应部位的加热器就停止；自动制冷达到温度后，压缩机和冷凝器相应的也会停止，当温度低于设定值或者上限值时，会自动启动；制动模式测试，当整车制动模式下，空调系统各个部件会停止工作，但由于温度超高或者其他原因时，通风机会继续工作一段时间后停止；紧急制动模式下，任何空调组件都会停止工作，风阀也会停止在制动时的刻度值，不会像常规制动下风阀会恢复到100%打开状态。

总结

综上所述，空调系统在高速动车的改进和使用成功的提高了旅客乘坐时的舒适度，仅以此篇文章与同事共勉，欢迎大家提出改进和不足，为我国高速动车事业的发展添砖加瓦。