浅析动车组空调系统的机构和工作机理

石磊

摘 要：本文介绍空调系统对于动车组重要作用及意义。动车组空调系统主要由客室和司机室空调机组，风道系统，废排装置，压力保护系统，加热器系统及空调控制器组成。并介绍了动车组空调系统可实现空调标准模式，空调关闭，空调紧急关闭，紧急通风，洗车模式等几种工作模式。

关键词：动车组；空调系统；空调控制系统

随着我国高速动车组技术的飞速发展，2017年，我国自主研发的复兴号动车组陆续投入运营。在京沪铁路上，旅客能体验到350Km/h的高速动车组。复兴号动车组的设备设施为旅客带来了更舒适的乘坐环境。京沪高速铁路全长1318千米，途径我国华北地区和华东地区，由于我国南北方气候差异较大，因此保持车内环境的舒适性成为动车组技术的重点问题。为了保证旅客乘坐安全，确保动车组良好的运行秩序，就要开发高性能的空调通风系统，并且在运行过程中避免或减少动车组空调故障发生。

1 动车组空调系统结构

高度动车组空调系统的主要作用是调节车内温度，同时为动车组进行通风换气，改善车内环境，提高旅客乘坐的舒适性。空调系统结构主要由以下几部分组成：客室空调机组，司机室空调机组，风道系统，废排装置，压力保护系统，通过台风扇加热器，空调控制器。每个司机室均配有单独的空调系统，此空调可独立于客室空调单独调节。空调系统组成可参照图1。

1）客室空调机组。客室空调机组紧固在空调框架上，并在车身侧进行加压密封和防水密封。冷却回路冗余并密封，为尽量避免发生漏泄，管连接使用的是铜质连接件。

2）司机室空调机组。司机室空调机组采用车顶单元嵌入式安装结构，在机组的四周贴有密封条，与空调安装框压缩密封，保证车体气密性。司机室空调机组内设压缩机、冷凝器、蒸发器、冷凝风机、蒸发风机、加热器等常规部件外，还设有高压风机，利用高压风机的高压克服车外压力波动对司机室内压力的影响，从而保证司机的舒适性。

3）风道系统。风道系统将调节后的气体输送至客室、乘务员室和机械师室，并排出卫生间区域、电器柜区域、通过台等区域的废气。

4）废排装置。每个车的底架下均配有排风装置。此装置由排气风扇及装在排气口处的压力保护阀组成。车内废气经由车内废排风道输送至车下废排风道，然后气体收集在排风装置中排放至大气中。

5）压力保护系统。空调系统采用主被动结合式压力保护。客室区域采用被动式压力保护，在车辆送、排风口设置压力保护阀门，根据压力波信号反馈进行动作。司机室区域采用主动式压力保护。

6）通过台风扇加热器。通过台风扇加热器安装在通过台端墙板内部，出风口设置在端墙板下部或侧部。通过台风扇加热器能确保在室外温度较低时对通过台区域的温度进行充分调节。

7）空调控制器。空调控制器位于车端电器柜内，此系统主要由控制模块、通信模块、手动模式选择开关、本控屏组成。

2 动车组空调系统功能

高度动车组空调系统的主要功能：空调装置为动车组提供风源，空调装置通过空调控制模块可改变操作状态从而调节车内环境。动车组的空调系统可实现如下功能：

1）外部新风供给和废气排出。

2）客室和司机室的加热和制冷。

3）空气的输送和分配。

4）混合气体过滤。

5）新鲜空气和废排空气的压力调节。

6）紧急通风以及调节和控制。

3 动车组空调系统工作模式

空调控制系统可通过控制模块实现几种工作模式，分别是空调标准模式，空调关闭，空调紧急关闭，紧急通风，洗车模式，隧道运行。

1）空调工作（标准模式）。空气调节控制系统可自动将每辆车的室内温度调节至控制设定点温度。室外温度较高时，控制设定点值将自动升高（UIC 控制设定点升高）。通过司机人机界面或列车乘务员人机界面可逐车将控制设定点温度调低或升高±2K。

2）空调关闭。整个通风、加热和空调系统电源切断。动车组的室内温度根据外部环境条件升高或降低。当空调系统收到关闭信号后：保持空调通风30s，新风与废排风门关闭，控制器保持供电，HVAC制冷、制热停止运行。

3）空调紧急关闭。整个通风，加热和空调系统电源切断。动车组的室内温度根据外部环境条件升高或降低。当空调系统收到关闭新号后：所有风机、压缩机、电加热接触器断开。空调紧急关闭模式仅在紧急情况下才启动，例如为防止火灾发生后的烟雾扩散。

4）空调系统在隧道中的运转状态。当激活列车压力波控制系统通告即将到来的隧道时，空调系统将在纯回风模式下运行直到通过隧道。压力保護阀处于关闭状态，压力波新号消失后，根据空调控制器控制逻辑打开各车压力波保护阀。

5）洗车模式。当列车发出洗车模式信号时，空调系统将切断所有电加热器等部件件并进入通风模式。所有压力保护阀处于关闭状态，这样可防止清洗时有水进入到车厢内部，所有风门到位后，空调控制器发送允许洗车信号给列车网络，并在司机人机界面发布。

4 空调控制系统的基本操作

空调系统可在以下几个位置进行操作：司机室HMI屏、机械师室HMI屏、空调控制器手动选择开关、空调控制器本控屏。正常情况下，空调系统是通过司机室HMI屏、机械师室HMI屏进行操作的，此时空调为集控模式，在空调控制器本控屏操作后则转入本控模式，集控模式和本控模式除可选择空调工作模式外，还可在±2K范围内调节各车的温度控制设定点。当空调控制器发生故障或网络通讯故障时可操作手动模式选择开关。

在选择显示屏“空调设置”后，可接通或切断单车空调系统及改变设定点温度。通常情况下，空调系统以车为单位，另外还选择全车厢进行操作。空调运转模式选择包括：紧急通风、通风、紧急关、自动、停机。温度调整选择按钮可在±2K范围内设置单车或整列车的温度设定点。

每个车辆空调控制器内均配有手动模式选择开关和本控屏。当控制器发生故障或网络通讯故障时可手动旋转手动模式选择开关至相应工况，满足车内温度要求。注意：手动全冷20分钟后，需转入通风模式5分钟，以防蒸发器结冰。