摘要：随着我国列车速度的稳步提升和设计水平的不断提高，乘客对于车辆舒适度的需求也在增大。空调系统作为地铁车辆舒适性的重要体现，在保证正常功能的前提下降低空调系统的故障率显得尤为关键。本文以厦门地铁2号线为例，首先概述了地铁车辆空调系统的发展现状，然后分析了空调系统的制冷过程和工作原理。最后对空调系统常见故障的处理措施进行了探究，有效降低了空调的故障率，提高了地铁车辆的舒适性。
关键词：地铁车辆 空调系统 工作原理 故障处理方法
1.地铁车辆空调系统
1.1地铁车辆空调系统概述
一般情况下，地铁车辆空调系统通常由以下几部分组成：单元式空调机组、控制系统、通风管道、紧急逆变器、温度传感器以及司机室通风单元。空调机组和控制系统是地铁车辆空调系统的两个核心部件。
以厦门地铁2号线为例，控制系统采用PLC自动控制技术，通过MVB网络与列车通信控制系统建立通信，从而实现空调机组不同等级的制冷能力、控制风机等部件启停请求指令以及故障信息的传输工作。车辆客室空调机组为顶置式单元式空调机组，包括压缩机、蒸发器、冷凝器、通风机、冷凝风机，电磁阀，膨胀阀，新风调节阀、回风调节阀和安装在壳体上的其它部件。每节车厢安装2台空调机组，分别布置在车顶的两端。空调机组可通过使用制冷剂实现良好的通风和制冷功能，每台空调机组具有两个独立的制冷系统。
2.空调系统工作原理
2.1 制冷过程
空调机组制冷过程可归结为以下三条基本规则：热量总是从一个热的物质流向另一个较冷的物质；可通过控制物质的温度和压力改变其状态；当某个物质改变状态时，它可以吸收或释放大量的热量。图2给出了制冷剂在空调机组中的流动过程。
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图2 空调系统制冷流程
从蒸发器出来的低压制冷剂蒸汽被吸入到压缩机中，被压缩成高温高压蒸汽，经排气管进入冷凝器。在冷凝器中，高温高压的蒸汽被冷凝为高温高压液体，冷凝时排出的热量由冷凝风机排放到大气中。液态制冷剂经干燥过滤器等进入膨胀阀，节流为低温低压液体进入蒸发器，在蒸发器内吸收热量而被汽化成为低压蒸汽，同时被冷却的空气由送风风机送入客室内，从而达到制冷的目的。由于压缩机不断工作，使制冷循环不断进行，这样就产生了连续制冷的效果。
2.2 工作原理
地铁车辆空调系统工作的供电电源为三相380V、50Hz的交流逆变电源和110V直流控制电源。供电后，PLC自动控制技术可实现地铁车辆上空调机组主电路的集中控制,即通过控制接触器线圈来控制强电的通断,避免手动操控强电开关的触电风险,以实现通风机、冷凝风机及压缩机的启停和三者之间的顺序联锁保护。同时在风机L1/L2/L3相间检测到电压，检测器会向PLC自动控制系统发送一个高电平信号，以便通过MVB网关与列车通信控制系统保持通讯。
空调机组工作时，新风通过空调机组蒸发器部分的两侧格栅（新风进口）进入单元，并与从客室和司机室返回的、通过位于该单元蒸发器端部的两个进风口进入空调机组的空气混合。该混合空气处理后通过与空调机组蒸发器端部连接的空气分布管进入客室和司机室。通过排风管道系统连接至客室的排风单元将废气排到外面。
空调机组有两种控制方式，分别为“集控”和“本控”，可以通过PLC控制系统上的触摸屏进行设置。当列车正常运行时，各PLC控制系统的触摸屏默认“集控”时，空调机组由司机室集中控制；当列车进行调试或检修时，各PLC控制系统的触摸屏可以实现对本车辆的空调机组单独控制。通过触摸屏,不仅可接受人为控制命令,操控空调机组的各种运行模式,还可以显示空调控制系统的各项状态参数,及时播报系统故障情况,为设备调试及检修等工作提供极大的便利。
3.常见故障处理方法
3.1 风机工作不正常
当空调机组中的通风机、冷凝风机不工作时，首先应该检查相关断路器和配线是否正确，如果确认非电气故障，则此时需要检查电机内部。通风机工作时，空气通过排气口集中地排向车顶风道，如果只有少量风排出，可能是由于进气口堵塞或者电机反转造成的，此时应该检查进气口和线路连接。冷凝风机工作时，空气从车的上部被吸入，排向车的两侧面，如果冷凝风机以相反方向运转，压缩机压力将逐渐升高，使高压压力开关工作，此时应该检查进气口和线路连接。
3.2 工作噪声
1）电机驱动压缩机
如果电机驱动压缩机产生任何振动或噪声，应该检查压缩机安装螺栓是否松懈。如压缩机安装正确仍产生振动或噪声，可能是压缩机本身问题，此时应该检查压缩机。在压缩机内部保护跳开之前，压缩机可能继续很响的反方向运转转动几分钟，当保护器复位后压缩机将正常启动和运转。
2）通风机和冷凝机
如果通风机或冷凝风机产生异常振动或噪声，检查相关风机安装螺栓是否松动。如风机安装正确仍产生振动或噪声，可能是电机轴承有问题或叶轮不平衡，此时检查这些部件。
3.3 冷凝压力过低
空调机组冷凝压力过低会影响室内制冷效果，也会降低压缩机的制冷能力。冷凝压力过低时，应该检查制冷剂量是否不足。制冷剂充注不足会使液体制冷剂管路回路受阻，首先应打开制冷系统找出制冷剂泄漏位置，然后放出机组所有的制冷剂，更换干燥过滤器，对系统检漏，最后抽真空和脱水并充注制冷剂。制冷剂泄漏原因查出并完全消除，重新更换之后，需要保证制冷剂不再泄漏。
4.结语
本文以厦门地铁2号线为例，对其空调系统的基本功能、机组组成部件以及工作原理做了详细介绍，并对调试过程中的故障进行了分析。空调系统作为地铁车辆的重要组成部分，在提高乘坐体验方面有着很大的作用，做好空调相关调试和检修作业，在一定程度上保证了乘客乘坐的良好体验。
参考文献
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