國內(nèi)外鐵道車輛空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀

1、國內(nèi)外鐵道車輛空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀前言 隨著鐵道車輛的高速發(fā)展和人民生活水的提高，旅客列車的乘坐舒適性越來越好，空調(diào)機組在鐵道車輛上以得到廣泛的應用。我國的列車空調(diào)技術(shù)起步晚，現(xiàn)在還相對處于落后狀態(tài)。但這些年我國列車空調(diào)技術(shù)發(fā)展速 度也很快，技術(shù)也越來越成熟。特別是90年代末以后，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，列車空調(diào)技術(shù)不斷得到完善，但仍然還存在著一些問題。主題一.國內(nèi)鐵道車輛空調(diào)的發(fā)展1 .普通旅客列車空調(diào)20世紀80年代以來，我國鐵路空調(diào)列車得到了迅猛發(fā)展。我國除50 70年代末，引進 和個別廠家制造、安裝分裝式空調(diào)外，目前我國鐵路空調(diào)列車普遍采用車頂單元式空調(diào)機組。通過近幾年的應用實踐表明，該空調(diào)

2、機組基本上能滿足夏、 冬兩季的供冷和供熱要求，為旅 客提供了比較舒適的乘車環(huán)境。 但與世界先進國家相比， 無論是在技術(shù)還是在工藝方面， 我 國鐵路客車空調(diào)仍然處于相對落后的狀態(tài)并存在著諸多方面的問題。我國鐵路客車空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)形式主要分為：分裝式和車頂單元集中式兩種類型。分裝式空調(diào)機組通常是將壓縮機、冷凝器、冷凝風機和儲液罐安裝在車下，而將通風機、蒸發(fā)器、膨脹閥和空氣預熱器等置于車頂?shù)囊欢恕＿@些機組的形式主要有KK一30和KK一50型。目前除了由西德進口的客車仍采用這些類型外，國產(chǎn)客車的空調(diào)機組己 逐步被車頂單元集中式所取代。分裝式機組的主要缺點是體積大，拆裝困難和檢修不方便， 同時由于制冷設(shè)

3、備管路較長，接頭較多，容易產(chǎn)生泄漏。車頂單元集中式空調(diào)機組是將壓縮機、冷凝風機、氣液分離器、干 燥過濾器、毛細管（或膨脹閥）、通風機、蒸發(fā)器和空氣預熱器中在一個箱體里組成一個完整 的單元，安裝在車體的一端或兩端，有的置于車體的中部。目前這類空調(diào)機組有KLD一29、KLD一40、KLP4.7A型等。集中式空調(diào)機組的優(yōu)點是體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，機組互換性好和 檢修方便，同時，因空調(diào)機組安裝與車上，還可與避免車體排放的廢水和臟物對冷凝器的腐 蝕，延長機組的使用壽命。集中式空調(diào)機組一體化以后，制冷設(shè)備管路大為縮短，不但可以節(jié)省 大量的有色金屬，還可以減少泄漏。 實際上，我國空調(diào)車所裝配的單元集中式

4、空調(diào)機組均采 用全封閉式制冷壓縮機，能量調(diào)節(jié)采用停、開壓縮機的辦法來實現(xiàn)。以空調(diào)硬座車為例，每臺機組有兩臺制冷壓縮機， 每車共四臺制冷壓縮機， 可實現(xiàn)輸氣量的100%、75%、50%、25%、0五檔調(diào)節(jié)。但實際的運行過程中，只能實現(xiàn)100%、50%、O三檔調(diào)節(jié)。輸氣量的調(diào)節(jié)也就是壓縮機的啟動，由溫度控制器啟動其停機溫度點，根據(jù)車內(nèi)熱負荷的變化可以不開壓縮機至全開壓縮機來實現(xiàn)輸氣量調(diào)節(jié)。2.高速列車空調(diào)高速列車空調(diào)的布置，由于速度高，必須降低安裝重心。動車普遍采用車 下安裝單元式空調(diào)機組并設(shè)計誘導通風方式。CRH1動車組空調(diào)系統(tǒng)：司機室空調(diào)系統(tǒng)采用單元式空調(diào)機組；且安裝了地板加熱器。進入司機室的

5、氣流通過置于車頂和天花板之間的風 道進行分配，且具有回風功能?？褪艺{(diào)系統(tǒng)共有兩臺空調(diào)機組，采用的是分體式空調(diào)，壓縮機和冷凝器單元安裝在車下，空氣處理單元安裝在車內(nèi)。 氣流通過置于車頂和天花板之間的矩形風道進行分配，并具有回風功能。車廂兩端的車頂設(shè)置有排氣單元。通過安裝在車輛側(cè) 墻內(nèi)的加熱器實現(xiàn)車內(nèi)供熱，并可通過空調(diào)系統(tǒng)控制器進行控制。CRH2動車組的空調(diào)系統(tǒng)主要由空調(diào)裝置、換氣裝置及通風系統(tǒng)構(gòu)成；空調(diào)裝置由空調(diào)機組 及車上配電柜內(nèi)的空調(diào)顯示設(shè)定器組成；為了降低車體的重心， 適應動車組高速運行， 空調(diào)機組和通風系統(tǒng)的主要風道分別設(shè)置在地板下及地板中間。司機室空調(diào)系統(tǒng)采用分體式結(jié)構(gòu)（變頻式）。司機

6、室制冷設(shè)備由室外機、2臺室內(nèi)機、電源箱、變壓器、控制面板5部分組成。制冷動作為3段手動調(diào)節(jié)風量的溫度 控制。CRH2型動車組在車底下部安裝供排氣一體的換氣裝置。換氣裝置采用變頻器控制送 風機的運行轉(zhuǎn)速，運行速度高于160km/h時，風機高速運行；低于160km/h時，風機低速運行。通過提高送風機的風壓，能夠更好地抑制客室內(nèi)壓力的變動， 同時確?？褪覂?nèi)換氣量的要求。CRH3動車組空調(diào)系統(tǒng)組成：安裝在車頂?shù)膯卧娇照{(diào)機組；安裝在車頂并貫穿于整車的供 風道；空調(diào)機組兩側(cè)的新、回風混合箱；安裝在車下的廢排單元和布置在車內(nèi)的廢排風道。 在制冷模式下，大約有75%以上的風量通過中間管道輸送，外側(cè)的暖氣管道

7、輸送25%。廢排風道分布在內(nèi)墻和地板之間的列車兩 側(cè)。CRH5型動車組的空調(diào)系統(tǒng)具有一些優(yōu)點：新風量可調(diào)；雙制冷系統(tǒng)；整體噪聲小；具有防止車內(nèi)壓力波動功能；更多的安全保護；先進的控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡通訊功能；采用先進的渦旋壓縮機和環(huán)保型制冷劑。3.地鐵車輛空調(diào)地鐵是采用第3軌供電的方式，這種方式在車頂不必設(shè)受電弓，可以使地鐵 隧道的尺寸減小，車頂?shù)某叽缫部梢越咏淼赖某叽?。這樣，在車頂安置空調(diào)極為困難。所以，空調(diào)大都采用嵌入車體兩端上部的形式。 廣州地鐵二號線列車的每個空調(diào)單元由兩個相對獨立的制冷回路組成，每一個獨立的制冷回路都有其各自的壓縮機、 膨脹閥、冷凝器。蒸發(fā)器位于空調(diào)單元的前后側(cè)，冷凝器位

8、于空調(diào)單元的左右側(cè)，兩個制冷回路在兩個蒸發(fā)器中并行布置，互不相交；而一號線空調(diào)每個單元中只有一條制冷回路。對比兩種不同布置的空調(diào)系統(tǒng)，二號線列車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計更加完善。 當某些故障使某壓縮機必須停止運行時，對于一號線列車空調(diào)系統(tǒng)， 此時此空調(diào)單元的制冷過程會全部停止；而對于二號線列車空調(diào)系統(tǒng)，此時空調(diào)單元中的一個機組的制冷過程會停止,而另一個 機組會繼續(xù)運行，這樣就避免車廂內(nèi)出現(xiàn)明顯的溫差帶。 二號線空調(diào)系統(tǒng)的緊急逆變器安裝在車底；一號線空調(diào)系統(tǒng)的緊急逆變器安裝在車頂空調(diào)單元內(nèi)部。就兩種緊急逆變器安裝位置而言，安裝在車底部分的緊急逆變器更可靠一些，因為安裝在空調(diào)單元內(nèi)部的緊急逆變器在空調(diào)運行時，

9、其周圍空氣的濕較大、溫度較高，這就要求緊急逆變器需要更高的IP防護等級雖然提高的IP等級，但在此種高溫、高濕度的環(huán)境下終究會對緊急逆變器有所影響； 而對于安裝在車底的緊急逆變器，其運行的外界環(huán)境就相對好一些，穩(wěn)定性更高，并且維修更換起來的工作量會相對減少。二號線列車空調(diào)系統(tǒng)的制冷壓縮機采用渦旋式壓縮機。一號線列車空調(diào)系統(tǒng)的制冷壓縮機采用全封閉式螺桿式壓縮機，壓縮機、螺桿機構(gòu)及供油系統(tǒng)組裝在一個密封的機殼內(nèi)。螺桿式壓縮機具有結(jié)構(gòu)簡單、 易損件少、壓比大、對濕壓縮不敏感、 平衡性能好等特點。由過往幾年的乘客集中反映來看，不同地鐵線路，甚至同一路線不同車廂內(nèi)的體感不一是最受關(guān)注的問題。某號線熱似火山

10、，某號線又冷似冰箱某節(jié)車廂冷死了， 某節(jié)車廂又熱暈了,為了解決乘客舒適乘車問題，上海地鐵已有60%的列車完成了空調(diào)系統(tǒng)的更新?lián)Q代，可以實現(xiàn)司機根據(jù)實際情況對溫度進行微調(diào)，不過，由于需要乘客集體反映或者需要列車到終點后再行調(diào)節(jié)等問題，該舉措效果還是不甚明顯。今年，為了進一步解決該問題，申通地鐵公司早早就開展了空調(diào)檢測與清潔。上海地鐵全網(wǎng)絡2500節(jié)車廂、5000個空調(diào)機組，將全部進行例行檢查、功能測試和深度清潔。每周更換一次海綿濾網(wǎng)， 每月進行一次徹底清潔， 保證空調(diào)的潔凈和作業(yè)正常。同時， 上海 地鐵已有60%的列車完成了空調(diào)系統(tǒng)的更新?lián)Q代，可以實現(xiàn)司機根據(jù)實際情況對溫度進行微調(diào)。我們的司機可

11、對列車內(nèi)的空調(diào)溫度進行一個區(qū)間值的微調(diào)，比如說室外是35 C,那這個區(qū)間就是22-27 C?！北热?號線列車，以往的“西門子”列車，采用的是旋鈕式人工控制各 節(jié)列車空調(diào)的系統(tǒng)，要調(diào)節(jié)每節(jié)車廂的溫度，司機或者檢修人員需要進入車廂，手動調(diào)節(jié)旋鈕。這樣的操作，在早晚高峰乘客聚集時，顯然難以實現(xiàn)；而更新為新的司機室集中控制空 調(diào)的“阿爾斯通”等車型后，司機在駕駛室內(nèi)就可以通過觸摸屏，在19-27C范圍內(nèi)，即時調(diào)節(jié)整列車的溫度。國外鐵道車輛空調(diào)的發(fā)展在日本 ，最初在鐵道車輛上安裝空是在當時的特快列車上，用以調(diào) 節(jié)車廂內(nèi)的溫、濕度，以提高乘坐舒適度，至今已有50多年的歷史。當時，開發(fā)有各種各樣的 調(diào)，但直

12、到1964年東京奧運會開幕之前，才在東海道新干線整列車上安裝空調(diào)裝置，當時將空 調(diào)安裝在車頂，近來，隨著列車的高速化，空調(diào)幾乎都安裝在車輛地板下。日本東武鐵道100系新型特快列車專用的新型空調(diào)系統(tǒng)：為了在一年四季都不使空調(diào)機閑置，采用熱泵式空調(diào)機，并裝用了變壓變頻能童調(diào)節(jié)裝置，以便根據(jù)空調(diào)負荷精確地調(diào)節(jié)空調(diào)機的能量。這種熱泵可在-20 C的情況下起動、運轉(zhuǎn)。另外，為彌補低溫時的能量不足，以及在梅雨期進 行除濕時不致過冷，空調(diào)裝置內(nèi)還安裝了PTC加熱器。1970年起，通勤車上也開始安裝空調(diào)，從而大大改善了上、 下班高峰時的車內(nèi)環(huán)境。 在車輛的車頂上設(shè)置1臺，空調(diào)控制器設(shè) 置在空調(diào)附近的頂棚部，省

13、略了與空調(diào)裝置連接的配線。此外，運用模糊推論、年度全自動功能、加熱除濕功能等，根據(jù)季節(jié)與乘客的狀況進行控制。其缺點是：首先車輛頂部受到車輛限界的限制，其安裝空間有限，其次是使車輛的重 心提高，不利于高速化。三.列車空調(diào)現(xiàn)存的問題1.新風量不足我國鐵路客運存在運量和運能的矛盾，因此空調(diào)列車經(jīng)常出現(xiàn)超員現(xiàn)象，特別是在春運、寒暑假等假日，超員達30%以上，這就要求增加新風量來削弱這一影響，而目前列車上的新風量是不可調(diào)節(jié)的，這一缺陷也將導致新風量不足。要使車廂內(nèi)的各項污染物均達到合格的要求，按照CO2濃度指標所確定的新風量最多。因此，車廂內(nèi)新風量主要是依 據(jù)車廂內(nèi)的CO2濃度來確定，而列車上的新風量是

14、不可調(diào)節(jié)的。因此，建議通過在列車上 增設(shè)二氧化碳濃度傳感器控制系統(tǒng)，傳感器根據(jù)車廂內(nèi)的二氧化碳濃度來調(diào)節(jié)新風量，使車廂內(nèi)的二氧化碳濃度維持在設(shè)定濃度值及其以下，以保證車廂內(nèi)良好的空氣品質(zhì)，改善旅客的乘車環(huán)境。2.通風系統(tǒng)存在缺陷空調(diào)列車的通風系統(tǒng)由送風、回風和排風三部分組成?？諝獾乃腿搿⒒亓骱团懦?，必然會引起車內(nèi)空氣的擾動，引起車內(nèi)的空調(diào)溫度的波動，影響人體的熱舒適感覺。例如，軟臥車在夏季運行時，其車頂風道前部（靠近通風機出口）的風壓大于后部，因 此送風口送風量不均勻，結(jié)果導致處于風道尾部的乘客感到悶熱；對于采用孔板送風的硬臥車，由于設(shè)于車廂上側(cè)的孔板向下吹冷風，結(jié)果導致上鋪的乘客感覺過冷。由

15、于陰雨天氣和晚間，人們活動次數(shù)少，新陳代謝速度 慢，按照設(shè)定的溫度工作，會使乘客感到寒冷。這些問題是可以解決的，在車上安裝溫度傳 感器調(diào)節(jié)系統(tǒng)，傳感器時刻對車內(nèi)溫度進行監(jiān)控，對空調(diào)進行自動調(diào)節(jié)，以適應人們的需要， 夜間自動調(diào)節(jié)溫度低一些。對于臥鋪車廂，應該在每個床位上方中部設(shè)置孔板式風道，以改變上鋪冷的問題?？偨Y(jié)鐵路客運作為我國最主要的一種客運方式，如何在新形勢下改善旅客乘車環(huán)境將成為一個迫切需要解決的問題。并且列車空調(diào)一旦發(fā)生故障，后果是很嚴重的。據(jù)美國媒體報道，德國當局7月11日宣布，德國至少3趟列車因遭遇高溫天氣而出現(xiàn)故障，列車內(nèi)空調(diào)停止運行，52名乘客因高溫身體出現(xiàn)不適， 其中8人中暑虛脫，另有44人也需要醫(yī)療救助。報道指出， 德國這種現(xiàn)代化的高速列車采用了封閉式車窗，無法打開，因此一旦空調(diào)系統(tǒng)崩潰，車廂