一種鐵路貨車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用

馬冰冰 袁峻萍

摘 要：本文提出一種鐵路貨車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案并對其進行詳細闡述，其主要由空調(diào)機組、廢排裝置、新風(fēng)裝置、風(fēng)道等組成，為研發(fā)快速鐵路貨車空調(diào)系統(tǒng)提供實際參考價值。

關(guān)鍵詞：貨運;軌道車輛;空調(diào)機組

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.043

1 概述

我國是鐵路運輸大國，鐵路貨車的發(fā)展為鐵路運輸提供了很大的便利，也為我國工業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻。伴隨著我國鐵路第六次大提速，客運動車組應(yīng)運而生，目前已有上千列和諧號、復(fù)興號動車組馳騁祖國大地，而鐵路貨車的發(fā)展仍停留在低速、重載的發(fā)展模式。為響應(yīng)國家建設(shè)美麗中國的倡導(dǎo)，綠色物流近年來發(fā)展迅速，即在追求經(jīng)濟效益的同時不損害生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的“雙輪驅(qū)動”，而鐵路運輸正符合綠色物流發(fā)展的需求。為充分發(fā)揮我國鐵路運輸?shù)膬?yōu)勢，我國急需一種高速貨運軌道車輛，本文提出一種適應(yīng)于高速貨運軌道車輛的空調(diào)系統(tǒng)，為研發(fā)鐵路貨車空調(diào)系統(tǒng)提供實際參考價值。

2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

空調(diào)系統(tǒng)主要由空調(diào)機組、廢排裝置、新風(fēng)裝置、風(fēng)道等組成，工作區(qū)和司機室區(qū)域設(shè)置空調(diào)機組，由風(fēng)道將送風(fēng)傳輸?shù)拦ぷ鲄^(qū)和司機室區(qū)域，為隨車人員和司機提供舒適的環(huán)境。貨倉區(qū)在車體側(cè)頂處設(shè)置4個新風(fēng)裝置，車下設(shè)備艙設(shè)置1個廢排裝置，廢排裝置由車輛網(wǎng)絡(luò)根據(jù)車內(nèi)溫度進行控制，保證貨倉區(qū)正常的通風(fēng)需求。

2.1 空調(diào)機組

空調(diào)機組采用頂置單元式結(jié)構(gòu)，集制冷、制熱、新風(fēng)、廢排、主動式壓力保護為一體，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、檢修方便等優(yōu)點?？照{(diào)機組主要由全封閉型立式渦旋壓縮機、室內(nèi)通風(fēng)機、冷凝風(fēng)機、廢排風(fēng)機、新風(fēng)高壓風(fēng)機、廢排高壓風(fēng)機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、干燥過濾器、氣液分離器、高低壓開關(guān)、機組電加熱器等構(gòu)成。

（1）壓縮機。每臺空調(diào)機組采用2臺全封閉型立式渦旋壓縮機，運行平穩(wěn)，振動噪聲小，通過兩臺壓縮機工作狀態(tài)組合，可實現(xiàn)空調(diào)機組多級能量控制，即25%、50%、75%、100%。兩臺壓縮機可實現(xiàn)順序起動、均衡工作，運轉(zhuǎn)臺數(shù)及各壓縮機工作狀態(tài)可根據(jù)負(fù)荷大小進行控制。（2）蒸發(fā)器、送風(fēng)機。蒸發(fā)器采用親水膜鋁翅片套內(nèi)螺紋銅管結(jié)構(gòu)，便于清洗、保養(yǎng)。蒸發(fā)器下部設(shè)有接水盤及排水管，可順利地將冷凝水排至車下。蒸發(fā)風(fēng)機為離心式結(jié)構(gòu)，電機設(shè)有過載、短路及缺相保護等保護功能。（3）冷凝器、冷凝風(fēng)機。冷凝器采用親水膜鋁翅片套內(nèi)螺紋銅管結(jié)構(gòu)，換熱效率高，便于清洗、保養(yǎng)。冷凝器框架使用不銹鋼材質(zhì)，具有良好的耐腐蝕性能。冷凝風(fēng)機為軸流式結(jié)構(gòu)，電機設(shè)有過載、短路及缺相保護等保護功能。（4）高、低壓壓力開關(guān)。系統(tǒng)中設(shè)置高、低壓壓力開關(guān)，當(dāng)制冷系統(tǒng)的排氣壓力過高或吸氣壓力過低時，停止壓縮機的運轉(zhuǎn)，以保護壓縮機。（5）膨脹閥。當(dāng)高壓高溫的制冷劑液體流經(jīng)膨脹閥時，起到節(jié)流降壓的作用，使高壓高溫的制冷劑液體變成低壓低溫的汽液混合的制冷劑。（6）干燥過濾器。制冷系統(tǒng)管路設(shè)有干燥過濾器，對制冷劑進行干燥、過濾。（7）高壓風(fēng)機。新風(fēng)、廢排高壓風(fēng)機靜壓高，滿足行車時的車外壓力波動要求。（8）機組電加熱器。電加熱管外附散熱片，散熱效率高，同時設(shè)兩級溫度保護。

2.2 廢排裝置

廢排裝置吊掛在車下設(shè)備艙內(nèi)，列車網(wǎng)絡(luò)通過設(shè)置在貨倉區(qū)的溫度傳感器，根據(jù)車內(nèi)溫度控制其啟停，實現(xiàn)貨倉內(nèi)空氣流通。

2.3 新風(fēng)裝置

新風(fēng)裝置主要由格柵、雨水分離器、連接風(fēng)道等組成。

2.4 風(fēng)道

風(fēng)道設(shè)置在車頂，將空調(diào)送風(fēng)傳輸?shù)焦ぷ鲄^(qū)和司機室。風(fēng)道材質(zhì)采用玻璃鋼，可降低整車重量。

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

環(huán)境溫度：-40℃～+40℃;相對濕度：≤95%;海拔高度：≤2000m;制冷量：10kW;制熱量：10kW;空調(diào)新風(fēng)量：150m3/h;循環(huán)通風(fēng)量：1800m3/h;制冷劑：R407C。

電源：主回路：3相AC380V 50Hz;控制回路：DC100V。

4 結(jié)束語

本文從空調(diào)機組系統(tǒng)設(shè)計出發(fā)，綜合考慮結(jié)構(gòu)、性能、運用維護等方面因素，提出一種軌道貨運車輛空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案，具有如下特點：

（1）空調(diào)整體單元式結(jié)構(gòu)，高度集成化，具有制冷、制熱、新風(fēng)、廢排、主動式壓力保護功能，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，便于安裝及檢修。（2）遵循冗余設(shè)計原則，采用雙回路制冷系統(tǒng)和多組電加熱，保證一個系統(tǒng)故障時仍能維持機組運轉(zhuǎn)。（3）采用環(huán)保型制冷劑，減小對環(huán)境的損害。（4）制冷能力多級調(diào)節(jié)，提高舒適性，降低功耗。

該方案特別適應(yīng)于動力分散式高速列車，智能化程度高、車內(nèi)環(huán)境舒適性高，為軌道車輛空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計提供一種思路。

作者簡介：馬冰冰（1988-），男，河南人，工學(xué)碩士，工程師，研究方向：軌道車輛空調(diào)系統(tǒng)。