地鐵車輛中濕度開關(guān)和模式計算時間對空調(diào)制冷效果的影響

(武漢地鐵集團運營有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引言

隨著城市發(fā)展，近幾年國內(nèi)許多大型城市相繼開通或在建地鐵。而地鐵空調(diào)屬于電動客車的重要部分，為乘客提供舒適的溫度和新鮮的空氣。地鐵空調(diào)分為定頻和變頻，其中定頻空調(diào)在進行制冷的過程中會對溫度進行監(jiān)測，當溫度達到溫度曲線規(guī)定的溫度時，空調(diào)會根據(jù)溫度選擇所需要的制冷工況進行制冷，直到溫度達到規(guī)定的溫度。其中在進行制冷工況切換的過程中，有些廠家的設(shè)備會每隔一定時間計算一次運行模式，根據(jù)檢測到的客室溫度和壓縮機的運行時間來決定下一個空調(diào)制冷的工況。國內(nèi)現(xiàn)有的定頻空調(diào)中，不同廠家對模式計算時間的設(shè)定是不一樣的。有些將模式計算時間設(shè)定為在不同的運行工況下，計算的時間不同；有的則是將計算時間固定不變，統(tǒng)一設(shè)定為一個值，用來對工況進行切換。同時為了提高乘客舒適度有些列車上會設(shè)置濕度開關(guān)，當濕度達到設(shè)定值后開關(guān)動作，制冷目標溫度根據(jù)設(shè)定程序降低一定度數(shù)。

武漢夏季天氣濕度非常大，濕度常年在85%以上，且夏季溫度也很高。武漢地鐵8號線三期在前期運營過程中發(fā)現(xiàn)，當列車在自動冷模式時，會偶發(fā)出現(xiàn)客室溫度偏離目標溫度過大，造成客室溫度過低的情況，針對此情況本文對其進行了一系列的分析，通過分析采取措施，使得此情況得到了解決。

1 濕度開關(guān)和模式計算時間對制冷效果的影響

地鐵列車空調(diào)在運行過程中，客室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)是一個復(fù)雜的過程。在不同站點乘客數(shù)量和開關(guān)門的時間不一樣，那么客室內(nèi)的溫度也會隨之有所變化。因此在運行過程中會自動根據(jù)客室內(nèi)的溫度進行一系列的調(diào)節(jié)。而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)的過程中會有一個調(diào)節(jié)的標準曲線。通過采集室外和室內(nèi)的溫度進行實時的調(diào)節(jié)，確保溫度能夠維持在一個穩(wěn)定的區(qū)間。圖為地鐵列車進行自動冷過程中運行模式選擇的制冷工況曲線，左側(cè)線為啟動時工況，右側(cè)為制冷時工況。

圖1 溫度曲線

圖1為空調(diào)運行在自動冷工況時，空調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)溫度與目標溫度進行對比，依據(jù)溫度曲線來調(diào)節(jié)空調(diào)機組運行的制冷等級。目標溫度在不同地鐵或不同線路上設(shè)置也不大一樣，目前通用的是利用UIC曲線進行設(shè)定，參考室外溫度，利用公式進行計算來得到目標溫度。因此目標溫度是一個動態(tài)的。

目前我國地鐵建設(shè)迅速，地鐵列車運行環(huán)境復(fù)雜。有的列車全程運行在隧道內(nèi)，有的全程高架，有的隧道和高架混合。對于前面兩種運行環(huán)境而言，相對來說列車的溫度調(diào)節(jié)起來比較容易。而對于有隧道和高架混合的環(huán)境而言，高溫天氣時，列車從隧道到高架，或者從高架到隧道，此時溫度變化比較大，因此溫度調(diào)節(jié)比較復(fù)雜。對于運行環(huán)境比較穩(wěn)定的地鐵車輛而言，地鐵空調(diào)運行一段時間后，空調(diào)會長時間在通風(fēng)模式和35%制冷進行來回切換。而對于運行環(huán)境變化比較大的情況，此時隧道和高架的溫差會影響空調(diào)的目標溫度，此時制冷工況會在高于35%的情況運行。而且不同城市的濕度也會有很大影響，當環(huán)境濕度達到濕度開關(guān)的動作值時，此時會降低目標溫度。

針對上述情況，對空調(diào)系統(tǒng)存在模式計算時間和濕度開關(guān)的列車，假設(shè)當時客室處于通風(fēng)到制冷的臨界狀態(tài)。

設(shè)T：室內(nèi)溫度

t1：壓縮機運行時間

t2：模式計算時間

Tic1：變化前得目標溫度

Tic2：變化后的目標溫度

CP1、CP2：分別代表為1臺空調(diào)機組中的2臺壓縮機

當室內(nèi)溫度為：Tic1-t4≦T，且Tic2+t1≦T時，此時空調(diào)則會進入100%制冷模式?？照{(diào)運行過程中有一個運行條件，壓縮機啟動和停止必須滿3 min的限制，因此壓縮機啟動后必須運行3 min，中途可以進行減載運行。假設(shè)室內(nèi)溫度為當空調(diào)進入100%制冷工況的時候，運行一段時間，當室內(nèi)溫度達到以下條件：

Tic2+t3≦T≦Tic2+t2

t1<3 min

按照溫度曲線，此時空調(diào)應(yīng)當進行減載，進行85%制冷。空調(diào)的運行模式是每隔t2計算一次，最極端的情況時壓縮機運行時間t1≦3 min，此時壓縮機任然要運行t2時間達到模式計算時間，這時空調(diào)依然運行在100%制冷?？照{(diào)100%制冷運行時間最長達到3+t2 min。目前有些地鐵車輛設(shè)置的模式計算時間有些最高可達3 min，因此在此條件下空調(diào)100%制冷運行時間為6 min，此時客室內(nèi)溫度遠低于進入通風(fēng)模式的溫度Tic2-t5，因而出現(xiàn)客室制冷溫度過低的情況。如圖2所示。

圖2 未取消模式計算時間制冷簡略圖

當時8號線地鐵列車的目標溫度為25 ℃，濕度開關(guān)動作值為65%，溫度梯度為0.5 ℃，模式轉(zhuǎn)換時間2 min。由于當時由通風(fēng)狀態(tài)到制冷工況時，模式計算時間還未到，因此溫度繼續(xù)上升。等到模式計算時間時，此時濕度開關(guān)恰好動作，導(dǎo)致目標溫度下降，變?yōu)?4 ℃，列車空調(diào)系統(tǒng)直接進入100%制冷。在實際進行100%制冷時，客流量適中的情況下，溫度下降趨勢為1 ℃/min左右。運營達到通風(fēng)狀態(tài)時室內(nèi)理論上的極端溫度可達到20 ℃，而當時的實際溫度為22 ℃。列車最適宜溫度在25 ℃，顧客的舒適度是最好的，顧客投訴最少。當目標溫度偏離過大達到22 ℃時，顧客投訴率會直線上升，影響列車運營。

2 提高濕度開關(guān)值和取消模式計算時間制冷效果分析

取消模式計算時間后，當出現(xiàn)上述的情況時，此時的空調(diào)運行情況可簡單如圖3流程圖所示。

圖3 取消模式計算時間后制冷簡略圖

根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的情況，后期根據(jù)實際情況調(diào)高了濕度開關(guān)動作值，同時取消了模式計算時間。從取消模式計算時間后制冷簡略圖3中可以看出，當取消計算時間后，制冷過程中空調(diào)此時會根據(jù)圖1中的溫度曲線進行平穩(wěn)的降溫，雖然增加了空調(diào)的制冷運行時間，但也避免了在特定條件下出現(xiàn)溫度急劇降低的情況。列車庫內(nèi)和線上運營情況良好，目標溫度不會出現(xiàn)大的變化，基本能夠維持在25 ℃左右進行變動，而且變動是平緩進行。當濕度開關(guān)動作后，此時的空調(diào)也能夠根據(jù)制冷曲線進行平緩調(diào)節(jié)，根據(jù)室內(nèi)溫度選擇所需要的工作模式。不會出現(xiàn)維持在某一個高制冷工況內(nèi)的情況。

目前有些地鐵雖然說大部分是在隧道內(nèi)穿行，但也有少部分城市的地鐵會上高架運行。特別是武漢這種城市，當列車從高架運行進入隧道時，如果遇上高溫天氣出現(xiàn)高架上溫度和隧道內(nèi)溫差相差太大和不同區(qū)域濕度變化比較大的時候。如果存在模式計算時間和出現(xiàn)濕度開關(guān)設(shè)置值不合理的情況時，會出現(xiàn)目標溫度下降過大，使得空調(diào)進入更高的制冷工況后保持一個長時間的高制冷工況狀態(tài)，進而導(dǎo)致客室溫度下降過快的情況。因此取消模式計算時間和綜合區(qū)域濕度分布特點設(shè)置濕度開關(guān)動作值，可以有效避免此情況發(fā)生。

3 結(jié)語

設(shè)置濕度開關(guān)和模式計算時間的初衷是為了提高乘客舒適度。因此應(yīng)該結(jié)合目標城市的天氣情況設(shè)置濕度開關(guān)動作值，同時取消模式計算時間。這樣可以防止出現(xiàn)客室溫度下降過低情況，提高空調(diào)工作模式轉(zhuǎn)換靈敏度，可以提高乘客舒適度。