标准动车组空调系统智能化优化设计

发表时间:2021/8/10   来源:《建筑科技》2021年8月下   作者:蔚晓玲
[导读] 空调系统智能化优化设计在标准动车组中发挥着极大的作用,空调系统的优化智能设计与乘客的乘坐体验有着直接的联系。标准动车组通风空调系统的设备选择通常都是按照动车运行远期最大负荷选择的,在设备实际运行过程中,负荷往往达不到最大负荷,甚至会小很多。

青岛四方川崎车辆技术有限公司  蔚晓玲  山东省青岛市  266000

摘要:空调系统智能化优化设计在标准动车组中发挥着极大的作用,空调系统的优化智能设计与乘客的乘坐体验有着直接的联系。标准动车组通风空调系统的设备选择通常都是按照动车运行远期最大负荷选择的,在设备实际运行过程中,负荷往往达不到最大负荷,甚至会小很多。本文对标准动车组空调系统智能化优化设计进行探讨,提出多方面的智能化优化设计,提高乘车舒适性,提升了标准动车组空调系统智能化水平,进一步提高乘客乘坐体验。
关键词:标准动车组;空调系统;智能化;优化设计
        引言
        标准动车组的开行,开创了铁路装备自主化的崭新时代,标志着我国高速动车组技术全面实现自主化、标准化和系列化,标志着中国高铁技术水平跻身世界先进行列。空调系统作为高速动车组重要组成部分,不仅为乘客提供舒适和健康的旅行环境,而且保证高速动车组运行时车厢内具有适当的气流气压,满足乘客旅行中的舒适水平。标准动车组空调系统采用了高速列车冷凝风机气流控制,隔声降噪和车内空调压力波动控制等技术,满足了标准动车组整体平顺化、空调顶置化和车内较高舒适性的要求。
        1标准动车组空调系统概述
        标准动车组空调系统的主要作用是调节车内温度,同时为动车组进行通风换气,改善车内环境,提高旅客乘坐的舒适性。空调系统结构主要由以下几部分组成:客室空调机组,司机室空调机组,风道系统,废排装置,压力保护系统,通过台风扇加热器,空调控制器。每个司机室均配有单独的空调系统,此空调可独立于客室空调单独调节。①客室空调机组。客室空调机组紧固在空调框架上,并在车身侧进行加压密封和防水密封。冷却回路冗余并密封,为尽量避免发生漏泄,管连接使用的是铜质连接件。②司机室空调机组。司机室空调机组采用车顶单元嵌入式安装结构,在机组的四周贴有密封条,与空调安装框压缩密封,保证车体气密性。司机室空调机组内设压缩机、冷凝器、蒸发器、冷凝风机、蒸发风机、加热器等常规部件外,还设有高压风机,利用高压风机的高压克服车外压力波动对司机室内压力的影响,从而保证司机的舒适性。③风道系统。风道系统将调节后的气体输送至客室、乘务员室和机械师室,并排出卫生间区域、电器柜区域、通过台等区域的废气。④废排装置。每个车的底架下均配有排风装置。此装置由排气风扇及装在排气口处的压力保护阀组成。车内废气经由车内废排风道输送至车下废排风道,然后气体收集在排风装置中排放至大气中。⑤压力保护系统。空调系统采用主被动结合式压力保护。客室区域采用被动式压力保护,在车辆送、排风口设置压力保护阀门,根据压力波信号反馈进行动作。司机室区域采用主动式压力保护。⑥通过台风扇加热器。通过台风扇加热器安装在通过台端墙板内部,出风口设置在端墙板下部或侧部。通过台风扇加热器能确保在室外温度较低时对通过台区域的温度进行充分调节。⑦空调控制器。空调控制器位于车端电器柜内,此系统主要由控制模块、通信模块、手动模式选择开关、本控屏组成。
        2标准动车组空调系统智能化优化设计
        2.1控制装置优化
        标准动车组空调控制装置集成于车下空调机组内,由自身逆变器进行控制。车厢内设有显示设定器,采用数码管显示,可以将来自车辆的控制信息传输给空调机组,同时显示空调机组的相关信息,并对故障进行记录。标准动车组空调控制装置由空调控制器、信息显示屏、接触器、断路器、网络接口、手动控制装置等组成,全部集中设置在空调配电柜内。空调控制器有网络通信、控制指令传送、故障诊断、故障信息存储下载等功能;信息显示屏采用液晶屏,可显示空调工作状态、车内外温度和故障信息等。


标准动车组而言,空调控制装置全部集中在配电柜内,方便检修维护;信息显示更加直观,可清楚显示空调工作状态,各零部件实时信息,具体故障信息等;同时增加手动控制装置,当空调控制器出现故障时,可以通过硬线控制实现空调半冷、全冷、关闭、自动、通风、半暖、全暖工作状态 。新设计方案不仅方便了动车组检修维护,操作更加人性化,同时增加了冗余设计,保证空调运行可靠性。
        2.2客室空调机组制冷系统变频设计
        目前,既有标准动车组空调系统采用定频空调系统,其客室空调机组通过开启热气旁通阀和启停压缩机来调节制冷等级,此种调节模式在制冷量需求较低的情况下,压缩机会空耗一部分能量。而节能降耗、绿色环保作为当今科技发展的主要方向,变频空调的研究已成为主流。变频空调技术利用变频控制器驱动变频压缩机,通过改变压缩机运转频率改变制冷剂循环量,可以根据实际的冷量需求来调节压缩机和风机等关键部件的运行频率,各部件维持高效率的工作状态,从而实现空调机组的节能化,降低列车空调能耗。同时,多档调节可进一步降低车内温度波动,提高车内的控温精度。客室空调机组重新设计制冷系统,更换变频压缩机、电子膨胀阀等部件,解决了高速动车组变频空调机组在制冷系统过热度自动控制,变频压缩机在低频运转下的回油润滑等方面的问题。采用高可靠性的变频电控元件,实现在降低高速动车组空调能耗的同时,提升产品的可靠性、耐高低温能力和车内舒适性。变频电控单元安装在空调混合腔内,利用循环风对电器部件降温,保证电器部件良好散热,同时避免雨水等外界影响因素。所选用变频电子部件具有宽电压输入范围、大电流裕量、大发热裕量等特点,具有较好的适应性。
        2.3减振降噪优化设计
        随着生活水平不断提高,人们对舒适性的要求也日益提高,为减小车内噪声对乘客的影响,进一步降低空调机组噪声的研究势在必行。采用变频压缩机:压缩机软启动,启动噪声平缓;压缩机变频工作,减少压缩机起停次数,减少启动噪声;低负荷时压缩机低频运转,降低运转噪声。采用变频、双速风机:根据运行工况选择合理的运行频率及转速,降低风机噪声。
        2.4通风系统优化
        通风功能是使将车外新鲜的空气经过降温除湿或升温加湿后传输至车内,并将用过的污浊的空气排除车外。 在此过程中,还要考虑到经济性, 因此用过的空气一部分会循环回来和新风混合再次使用。 标准动车组通风功能主要通过三相交流通风机组实现。 通风机组多采用双向轴伸的离心式通风机,并且为了降低噪声,根据不同车速,通风机组设置了高低两种转速。 在车辆采用不同的空调工况时,通风机的转速也不同:当空调装置处于全冷工况时,必须采用高速运行;当空调装置处于制暖工况时,必须采用低速运行。为了保证客室不同位置的风量和温度是基本一致的, 通风系统配备了适合的风道。 与普通客车不同的是,动车组增加了废排风机及消音器,保证客室空气质量和旅客的舒适性。标准动车组的风道有等截面和变截面两种形式, 等截面风道易于制造,但风道首尾空气的流速变化较多,不利于空气的传输,因此在部分车型中采用了变截面的风道。
        结束语
        综上所述,目前,标准动车组空调系统变频智能空调机组、空气净化装置等多项新技术已应用到在京张高铁智能动车组和京雄智能动车组等多个高铁项目上,并收到较好效果。标准动车组空调系统通过不断的技术创新,在绿色环保、节能降耗、大数据应用、安全监测诊断等方面实现了新的突破。
参考文献
[1]秦小虎,李阳,李华,等.高温高湿环境下轨道交通车辆空调机组设计要点[J].铁道车辆,2020(3):15-17.
[2]牛茜,虞接华,聂险峰,等.标准动车组空调系统智能化优化设计[J].汽车实用技术,2020(1):192-195.
[3]陈乾,钟小普,毛旭敏,等.浅析标准动车组空调系统智能化优化设计[J].制冷与空调,2021(3):1-9.

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