復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化及應(yīng)用

劉渠海　張玉剛

摘 要：復(fù)興號(hào)動(dòng)車組正式投入運(yùn)營(yíng)，標(biāo)志著我國(guó)高鐵進(jìn)入新時(shí)代。本文主要針對(duì)復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分析，從設(shè)計(jì)、檢修、維護(hù)等方面對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：復(fù)興號(hào)動(dòng)車組；空調(diào)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.042

中國(guó)速度一日千里，日新月異，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，中國(guó)高鐵已經(jīng)成為了我國(guó)對(duì)外的金名片，被成為中國(guó)“新四大發(fā)明”之一。作為高鐵的重要組成部分，空調(diào)系統(tǒng)直接影響旅客的舒適性。

1 復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)概述

復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)主要由客室空調(diào)機(jī)組、控制柜、廢排裝置、壓力保護(hù)系統(tǒng)、司機(jī)室空調(diào)機(jī)組、司機(jī)室暖風(fēng)機(jī)以及風(fēng)道系統(tǒng)組成。空調(diào)系統(tǒng)可通過(guò)集控、本控實(shí)現(xiàn)客室內(nèi)溫度調(diào)整，具有全冷、半冷、全暖、半暖、預(yù)冷、預(yù)熱、通風(fēng)、應(yīng)急通風(fēng)等功能。

空調(diào)系統(tǒng)制冷、制熱時(shí)，由回風(fēng)道吸入車廂內(nèi)空氣與新風(fēng)混合，通過(guò)空調(diào)過(guò)濾器，與換熱器/電加熱器進(jìn)行熱交換，形成冷/熱風(fēng)送入客室，用于調(diào)節(jié)客室內(nèi)的空氣溫度、濕度、氣流速度、空氣清潔度等，為旅客提供舒適的車內(nèi)環(huán)境。

2 復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

從2007年起，CRH2A系列動(dòng)車組開(kāi)始在中國(guó)大地馳騁，中國(guó)鐵路開(kāi)始走進(jìn)新的發(fā)展藍(lán)圖。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，2017年6月26日，由中國(guó)鐵路總公司組織研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)興號(hào)動(dòng)車組正式在京滬高鐵運(yùn)行，開(kāi)啟了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組時(shí)代。

為適應(yīng)我國(guó)地域廣闊、環(huán)境復(fù)雜等情況，優(yōu)化動(dòng)車組運(yùn)用維護(hù)過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題，復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)較CRH2A系列動(dòng)車組有較大優(yōu)化改進(jìn)。

2.1 輕量化設(shè)計(jì)

CRH2A系列動(dòng)車組每節(jié)車廂車下安裝2臺(tái)客室空調(diào)機(jī)組、1臺(tái)換氣裝置，通過(guò)連接風(fēng)道與設(shè)置在車內(nèi)的風(fēng)道相連接。每臺(tái)空調(diào)機(jī)組重量為770kg，換氣裝置（含逆變器）重量為360kg。復(fù)興號(hào)動(dòng)車組每節(jié)車廂安裝1臺(tái)車頂單元式空調(diào)機(jī)組，重量為850kg；車內(nèi)安裝1臺(tái)空調(diào)控制柜，重量為75kg，車下安裝一臺(tái)廢排裝置，重量為77kg。

以8編組動(dòng)車組為例，復(fù)興號(hào)動(dòng)車組客室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備（不含風(fēng)道）較CRH2A系列動(dòng)車組減重為：（770×2+360﹣850﹣75﹣77）kg×8=7184kg；減重達(dá)47.2%。在保證功能要求的前提下，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)。

2.2 空調(diào)控制裝置優(yōu)化

CRH2A系列動(dòng)車組空調(diào)控制裝置集成于車下空調(diào)機(jī)組內(nèi)，由自身逆變器進(jìn)行控制。車廂內(nèi)設(shè)有顯示設(shè)定器，采用數(shù)碼管顯示，可以將來(lái)自車輛的控制信息傳輸給空調(diào)機(jī)組，同時(shí)顯示空調(diào)機(jī)組的相關(guān)信息，并對(duì)故障進(jìn)行記錄。

復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)控制裝置由空調(diào)控制器、信息顯示屏、接觸器、斷路器、網(wǎng)絡(luò)接口、手動(dòng)控制裝置等組成，全部集中設(shè)置在空調(diào)配電柜內(nèi)?？照{(diào)控制器有網(wǎng)絡(luò)通信、控制指令傳送、故障診斷、故障信息存儲(chǔ)下載等功能；信息顯示屏采用液晶屏，可顯示空調(diào)工作狀態(tài)、車內(nèi)外溫度和故障信息等。

較CRH2A系列動(dòng)車組而言，復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)控制裝置全部集中在配電柜內(nèi)，方便檢修維護(hù)；信息顯示更加直觀，可清楚顯示空調(diào)工作狀態(tài)，各零部件實(shí)時(shí)信息，具體故障信息等；同時(shí)增加手動(dòng)控制裝置，當(dāng)空調(diào)控制器出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)硬線控制實(shí)現(xiàn)空調(diào)半冷、全冷、關(guān)閉、自動(dòng)、通風(fēng)、半暖、全暖工作狀態(tài) 。

新設(shè)計(jì)方案不僅方便了動(dòng)車組檢修維護(hù)，操作更加人性化，同時(shí)增加了冗余設(shè)計(jì)，保證空調(diào)運(yùn)行可靠性。

2.3 制冷效果提升

CRH2A系列動(dòng)車組客室空調(diào)機(jī)組安裝在車下設(shè)備艙內(nèi)。

存在問(wèn)題：空調(diào)冷凝進(jìn)風(fēng)處位于車下設(shè)備艙內(nèi)，空調(diào)冷凝濾網(wǎng)（無(wú)紡布）易被粉塵等異物封堵，造成空調(diào)冷凝風(fēng)量降低；在極端高溫情況下，地表輻射熱導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組冷凝進(jìn)風(fēng)溫度較高，冷凝效率降低，影響空調(diào)制冷效果。

復(fù)興號(hào)動(dòng)車組客室空調(diào)采用車頂單元嵌入式安裝。

優(yōu)點(diǎn)如下：空調(diào)冷凝進(jìn)風(fēng)位于車頂，避開(kāi)線路異物及地面粉塵，空調(diào)冷凝器不易臟堵；同時(shí)進(jìn)風(fēng)口距離地面較高，降低了地表輻射熱對(duì)冷凝進(jìn)風(fēng)溫度的影響，從而提升空調(diào)制冷效果。2017年7月份，上海地區(qū)最高氣溫達(dá)40.2℃，復(fù)興號(hào)動(dòng)車組客室空調(diào)制冷效果良好，未出現(xiàn)制冷不良問(wèn)題。

2.4 空調(diào)冷凝水排水方式優(yōu)化

CRH2A系列動(dòng)車組客室空調(diào)機(jī)組底部設(shè)有排水泵，用以將接水盤上的冷凝水排出。若排水泵吸水口臟堵，冷凝水無(wú)法排出，將導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組無(wú)法制冷，影響旅客舒適性。

復(fù)興號(hào)動(dòng)車組客室空調(diào)機(jī)組底部設(shè)有冷凝水管，采用重力式排水方式直接排出車外，無(wú)排水泵。該設(shè)計(jì)依靠重力作用直接將冷凝水排出，避免了排水故障對(duì)空調(diào)制冷功能的影響，提高了空調(diào)裝置的可靠性。

2.5 可維護(hù)性提高

CRH2A系列動(dòng)車組，為避免空調(diào)冷凝器及冷凝濾網(wǎng)濾網(wǎng)臟堵影響制冷效果，夏季每2～4天需更換冷凝濾網(wǎng)并清洗冷凝器翅片，此項(xiàng)工作需要耗費(fèi)大量人力物力。

復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)機(jī)組設(shè)置在車頂，冷凝進(jìn)風(fēng)處的粉塵、顆粒含量降低，僅設(shè)置冷凝格柵阻擋異物，未設(shè)置無(wú)紡布濾網(wǎng)，僅需對(duì)空調(diào)冷凝器翅片進(jìn)行清理即可。設(shè)計(jì)優(yōu)化后，大大延長(zhǎng)了維護(hù)周期，減少人力物力的投入。

3 結(jié)束語(yǔ)

復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)較CRH2A系列動(dòng)車組有較大優(yōu)化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了輕量化設(shè)計(jì)、解決了極端天氣空調(diào)裝置制冷不良問(wèn)題，提高了旅客舒適性、方便檢修維護(hù)、降低檢修維護(hù)成本。對(duì)后續(xù)高速動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用具有重要意義。

作者簡(jiǎn)介：劉渠海（1988-），男，江蘇徐州人，本科，工程師，研究方向：動(dòng)車組空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。