國內外鐵道車輛空調的發(fā)展現(xiàn)狀

1、國內外鐵道車輛空調的發(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，空調機組在鐵道車輛上以得到廣泛的應用。我國的列車空調技術起步晚，現(xiàn)在還相對處于落后狀態(tài)。但這些年我國列車空調技術發(fā)展速 度也很快，技術也越來越成熟。特別是90年代末以后，隨著科學技術的不斷發(fā)展，列車空調技術不斷得到完善，但仍然還存在著一些問題。主題一.國內鐵道車輛空調的發(fā)展1 .普通旅客列車空調20世紀80年代以來，我國鐵路空調列車得到了迅猛發(fā)展。我國除50 70年代末，引進 和個別廠家制造、安裝分裝式空調外，目前我國鐵路空調列車普遍采用車頂單元式空調機組。通過近幾年的應用實踐表明，該空調

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， 無論是在技術還是在工藝方面， 我 國鐵路客車空調仍然處于相對落后的狀態(tài)并存在著諸多方面的問題。我國鐵路客車空調裝置的結構形式主要分為：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，國產客車的空調機組己 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

3、備管路較長，接頭較多，容易產生泄漏。車頂單元集中式空調機組是將壓縮機、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。目前這類空調機組有KLD一29、KLD一40、KLP4.7A型等。集中式空調機組的優(yōu)點是體積小、重量輕、結構緊湊，機組互換性好和 檢修方便，同時，因空調機組安裝與車上，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。集中式空調機組一體化以后，制冷設備管路大為縮短，不但可以節(jié)省 大量的有色金屬，還可以減少泄漏。 實際上，我國空調車所裝配的單元集中式

4、空調機組均采 用全封閉式制冷壓縮機，能量調節(jié)采用停、開壓縮機的辦法來實現(xiàn)。以空調硬座車為例，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%、0五檔調節(jié)。但實際的運行過程中，只能實現(xiàn)100%、50%、O三檔調節(jié)。輸氣量的調節(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)輸氣量調節(jié)。2.高速列車空調高速列車空調的布置，由于速度高，必須降低安裝重心。動車普遍采用車 下安裝單元式空調機組并設計誘導通風方式。CRH1動車組空調系統(tǒng)：司機室空調系統(tǒng)采用單元式空調機組；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。客室調系統(tǒng)共有兩臺空調機組，采用的是分體式空調，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。 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。車廂兩端的車頂設置有排氣單元。通過安裝在車輛側 墻內的加熱器實現(xiàn)車內供熱，并可通過空調系統(tǒng)控制器進行控制。CRH2動車組的空調系統(tǒng)主要由空調裝置、換氣裝置及通風系統(tǒng)構成；空調裝置由空調機組 及車上配電柜內的空調顯示設定器組成；為了降低車體的重心， 適應動車組高速運行， 空調機組和通風系統(tǒng)的主要風道分別設置在地板下及地板中間。司機室空調系統(tǒng)采用分體式結構（變頻式）。司機

6、室制冷設備由室外機、2臺室內機、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壓力的變動， 同時確保客室內換氣量的要求。CRH3動車組空調系統(tǒng)組成：安裝在車頂?shù)膯卧娇照{機組；安裝在車頂并貫穿于整車的供 風道；空調機組兩側的新、回風混合箱；安裝在車下的廢排單元和布置在車內的廢排風道。 在制冷模式下，大約有75%以上的風量通過中間管道輸送，外側的暖氣管道

7、輸送25%。廢排風道分布在內墻和地板之間的列車兩 側。CRH5型動車組的空調系統(tǒng)具有一些優(yōu)點：新風量可調；雙制冷系統(tǒng)；整體噪聲??；具有防止車內壓力波動功能；更多的安全保護；先進的控制系統(tǒng)和網絡通訊功能；采用先進的渦旋壓縮機和環(huán)保型制冷劑。3.地鐵車輛空調地鐵是采用第3軌供電的方式，這種方式在車頂不必設受電弓，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，在車頂安置空調極為困難。所以，空調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)器位于空調單元的前后側，冷凝器位

8、于空調單元的左右側，兩個制冷回路在兩個蒸發(fā)器中并行布置，互不相交；而一號線空調每個單元中只有一條制冷回路。對比兩種不同布置的空調系統(tǒng)，二號線列車空調系統(tǒng)設計更加完善。 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系統(tǒng)， 此時此空調單元的制冷過程會全部停止；而對于二號線列車空調系統(tǒng)，此時空調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，這樣就避免車廂內出現(xiàn)明顯的溫差帶。 二號線空調系統(tǒng)的緊急逆變器安裝在車底；一號線空調系統(tǒng)的緊急逆變器安裝在車頂空調單元內部。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，因為安裝在空調單元內部的緊急逆變器在空調運行時，

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。二號線列車空調系統(tǒng)的制冷壓縮機采用渦旋式壓縮機。一號線列車空調系統(tǒng)的制冷壓縮機采用全封閉式螺桿式壓縮機，壓縮機、螺桿機構及供油系統(tǒng)組裝在一個密封的機殼內。螺桿式壓縮機具有結構簡單、 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的體感不一是最受關注的問題。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，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檢測與清潔。上海地鐵全網絡2500節(jié)車廂、5000個空調機組，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， 每月進行一次徹底清潔， 保證空調的潔凈和作業(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。我們的司機可

11、對列車內的空調溫度進行一個區(qū)間值的微調，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)列車空調的系統(tǒng)，要調節(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 調的“阿爾斯通”等車型后，司機在駕駛室內就可以通過觸摸屏，在19-27C范圍內，即時調節(jié)整列車的溫度。國外鐵道車輛空調的發(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 節(jié)車廂內的溫、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，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裝置，當時將空 調安裝在車頂，近來，隨著列車的高速化，空調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系統(tǒng)：為了在一年四季都不使空調機閑置，采用熱泵式空調機，并裝用了變壓變頻能童調節(jié)裝置，以便根據(jù)空調負荷精確地調節(jié)空調機的能量。這種熱泵可在-20 C的情況下起動、運轉。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，空調裝置內還安裝了PTC加熱器。1970年起，通勤車上也開始安裝空調，從而大大改善了上、 下班高峰時的車內環(huán)境。 在車輛的車頂上設置1臺，空調控制器設 置在空調附近的頂棚部，省

13、略了與空調裝置連接的配線。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，因此空調列車經常出現(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節(jié)的，這一缺陷也將導致新風量不足。要使車廂內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，車廂內新風量主要是依 據(jù)車廂內的CO2濃度來確定，而列車上的新風量是

14、不可調節(jié)的。因此，建議通過在列車上 增設二氧化碳濃度傳感器控制系統(tǒng)，傳感器根據(jù)車廂內的二氧化碳濃度來調節(jié)新風量，使車廂內的二氧化碳濃度維持在設定濃度值及其以下，以保證車廂內良好的空氣品質，改善旅客的乘車環(huán)境。2.通風系統(tǒng)存在缺陷空調列車的通風系統(tǒng)由送風、回風和排風三部分組成?？諝獾乃腿搿⒒亓骱团懦觯厝粫疖噧瓤諝獾臄_動，引起車內的空調溫度的波動，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，由于設于車廂上側的孔板向下吹冷風，結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 感器調節(jié)系統(tǒng)，傳感器時刻對車內溫度進行監(jiān)控，對空調進行自動調節(jié)，以適應人們的需要， 夜間自動調節(jié)溫度低一些。對于臥鋪車廂，應該在每個床位上方中部設置孔板式風道，以改變上鋪冷的問題?？偨Y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，列車內空調停止運行，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，因此一旦空調系統(tǒng)崩潰，車廂