空压机连续运转方式在内燃动车组中的应用

周波 刘中华 张新永

【摘要】本文通过介绍内燃动车组中所应用的空压机连续运转方式的应用，对空压机连续运转方式的特点，机械控制原理，电气控制方式等进行了阐述。

【关键词】连续运转；内燃动车组；控制原理；控制方式

1、概述

空压机是轨道交通车辆中重要的组成部件，它为车辆中的用风设备提供压缩空气。这些设备主要包括制动系统、风笛、撒砂系统、给水卫生系统、车门系统等。目前，轨道交通车辆中空压机的运行方式主要为单双日轮流运行的方式。而这种控制方式存在不少问题。中车唐山公司在出口阿根廷的内燃动车组的项目中首次在该类车型中采用了连续运转的空压机控制方式，解决了传统控制方式中存在的问题。

2、连续运转方式介绍

2.1连续运转方式应用背景

在国内外运行的轨道车辆中，每列车中的空压机数量基本都在2个或2个以上，这些空压机被分为主空压机和辅助空压机，在列车运行过程中基本上采用单双日主辅空压机交替运行的方式。这种方式控制简单，技术相对来说比较成熟，因此被广泛的使用。但是这种运行方式有难以克服的两个缺点：

1）空压机启动频繁，冲击电网。空压机在运行的过程中，当列车风压不足时空压机电机启动，当列车风压上升到一定值时空压机停机。每小时的时间内，空压机会启停数次。而空压机启动电流比较大，通常会达到额定电流的几倍甚至十几倍。而内燃动车组通常依靠本车的内燃机组发电，因此会对列车的发电设备及电网造成较大的冲击，同时也会对列车中其它用电设备造成不利的影响。

2）容易造成空压机润滑油乳化。乳化问题是空压机运行过程中最为普遍的问题之一。造成乳化问题的根本原因是因为空压机工作率不足或工作时间过短，导致空压机润滑油温度无法达到设定的温度，造成润滑油中混入的水份无法及时排出，从而使油乳化。一般来说，保证空压机润滑油不会乳化的工作率最小值为30%。而交替运行的空压机是隔天使用，使用率相对较低。如果车辆在潮湿一点的环境中运营，则极易造成乳化。

连续运转方式则能避免上述两大缺点。采用连续运转方式的空压机在整个运行过程中空压机中的电机不需要停机，无需频繁启动，因此避免了对电网的冲击。同时因为压缩机在电机的带动下也是连续运转的，因此润滑油始终处于高温的状态，避免了因为温度过低而造成的水分滞留，从而产生乳化的现象。

2.2连续运转方式在内燃动车组中的应用

目前連续运转方式主要应用大排量空压机中，这种空压机主要应用在机车中，如HXN3、HXD3C、HXD3D等项目。在内燃动车组的小排量空压机中应用还是首次。在我公司出口阿根廷的内燃动车组中采用了此种方式。

2.2.1连续运转方式的机械及气路原理

空压机连续运转方案主要是对原有间歇运转的进气阀进行重新设计使其具有连续运转功能。该进气阀可实现连续运转功能，从而防止因空压机频繁启停对上位电网的冲击。下面是对连续运转用进气阀介绍：

连续运转用进气阀系统组成见图1：

1）电磁阀：电磁阀是受上位制动系统的控制，在发生频繁启停的情况下电磁阀进入伺服状态，需要工作时只要打开电磁阀，给管路系统供高压气体；

2）管路系统：管路系统为各部件连通空气，并根据要求提供动态的、合适的压力给进气阀的各接口：阀板的关闭阀板气体，进气腔的压力维持气体，降低或升高系统压力的关路气体；

3）进气阀：该进气阀是整个进气系统的核心可以在正常工作时打开压缩机进气管路，需要维持机组运转的情况下维持压缩机的油气筒压力。

电磁阀为常开电磁阀，当机组正常工作时，电磁阀得电，阀门闭合，进气阀阀板为开启状态，压缩机处于正常工作，当压力升至额定压力而又不希望压缩机停机时，上位控制断开电磁阀控制信号，电磁阀失电，阀门打开，油气筒内压力高，气体在压力作用下，从油气筒底座经电磁阀一路回到进气阀底座，使进气阀阀板关闭。另一路又分成两路，一路为卸荷用，一路参加内部气体循环建立油压。同时如果油压不够则从进气阀的卸荷孔处补入少量新鲜空气，使油气筒内压力维持在正常油压状态下。当压力降到一定值时，上位控制接通电磁阀控制信号，电磁阀得电，阀门闭合，进气阀阀板打开，压缩机又处正常工作状态。

连续运转气路原理见图3。其中AV为连续运转电磁阀，IV为进气阀。

2.2.2连续运转方式的电气控制原理说明

在电气控制方面，需要上位机发出控制信号，经过端口15和16给出一个控制连续运转电磁阀AV接通断开的信号。在正常打风的时需保持电磁阀接通及电磁阀得电，在风压达到规定值时电磁阀失电断开。这样才能保证空压机机组连续运转工作。连续运转电气控制原理详见图4：

3、存在的问题

连续运转方式虽然有很多好处，但是也存在一定的问题。由于连续运转中进气阀的结构更加复杂，而且车下安装的空压机运营环境并不好，尤其在颗粒物比较多的情况下，进气阀可能会出现气路堵塞的问题。此外，由于压缩机一直处于运转状态，因此润滑油，油滤器，滤芯等部件的损耗也会增加，使用寿命会因此缩短。

4、结束语

虽然连续运转的方式存在一定的问题。但是其优势应具有极大的竞争力。相信此种运行方式的技术将会越来越成熟，将会逐渐地向小排量空压机的方向发展，逐渐应用于更多的轨道交通车辆。今后应与空压机厂家密切合作，自主而积极地进行设计研发工作。

参考文献

[1]王莲芝.螺杆式空压机油乳化分析[J].城市轨道交通研究，2012.10（93～94）.

[2]王新海.城市轨道交通制动系统技术发展趋势[J].城轨车辆，2015.38（1）.

[3]黄鹤良.广州地铁8号线工程车空压机改造[J]应用技术，2013（7）.

作者简介

周波，男，工学硕士学位，工程师，主要从事轨道车辆制动系统研发设计工作。曾参与设计多种车型的车辆制动系统设计工作。