论述地铁车辆空调系统的结构及典型故障案例解析

张大勇

摘 要：地铁列车的空调系统主要用于处理车厢内空气，给乘客制造一个除湿、降温的乘车环境。空调机组为单元式结构，安装在客室两端车顶框架内。空调机组与电气控制柜用电气连接器连接，辅助逆变器集中供电。机组出风口与车内主风道之间由软风道连接，空调机组处理后的空气从车内主风道的送风口送入客室内，从而调节车内空气参数。本文对地铁车辆空调系统的结构及典型故障案例解析，以便借鉴。

关键词：地铁车辆;空调系统结构;典型故障

1 空调机组的工作原理及制冷系统的工作过程

车厢内的空气通过车顶的回风口吸入空调机组内，在蒸发器前与外界新风混合，经过过滤后，在通风机的作用下，经过蒸发器，被冷却、干燥后，通过主风道均匀地送到车内。

在制冷循环中，压缩机通过蒸发器吸入制冷剂后压缩成高温高压的蒸汽，排入风冷冷凝器，然后和外界空气进行热交换，释放出热量冷凝成高压的液体，之后经毛细管节流降压后变成低温低压液体，进入蒸发器，并且吸收由室内流过蒸发器的空气的热量，蒸发成低压蒸汽再被压缩机吸入，完成一个制冷循环。制冷剂不断地从室内吸收热量，在室外放出热量，以便达到使室内降温、除湿的效果。

2 空调系统操作

2.1 空调电气柜操作方法

工作过程先闭合主回路开关，然后闭合控制回路DC110V开关，PLC自检成功后，向RIOM送出“自检成功“信号。空调系统会自动进入工作状态。由传感器检测定车内温度，与PLC内部设定的温度进行对比后，自动进行通风、弱冷、中冷、强冷和预冷的工作状态。

2.2 通风操作

将SA1置于通风位，SA2置于“弱风”位时，KM11、KM21接触器吸合，风机电机均低速运转。将SA2置于“强风”位时，KM12、KM22接触器吸合，风机电机均高速运转。

2.3 制冷操作

弱冷：当接收到“机组1允许启动信号”后，机组1的两台通风机和两台冷凝风机的接触器均吸合。延时15S后，机组1的一台压缩机接触器吸合。此台压缩机的电磁阀动作，使压缩机卸载运行。或者机组2的一台压缩机接触器吸合。电磁阀动作，使压缩机70%运行。

强冷：当接收到机组1允许启动信号后，机组1的两台通风机和两台冷凝风机的接触器均吸合。延时15S后，机组1的1号压缩机接触器吸合，再延时5s，机组1的2号压缩机接触器吸合。两压缩机的电磁阀均断电，压缩机全载运行。

控制盘中起短路保护作用是空气开关，当电路某处出现短路时，相应的空气开关自动跳开，起到保护作用。电机主回路的热继电器为相应电机的过载保护。

紧急通风：紧急通风逆变器是一种DC/AC逆变器，把输入的直流110V转换三相交流220V。

紧急通风逆变器用于地铁车辆的客室和司机室的空调机组，在一般情况下，由辅助变流器输出的三相主电源供电工作，此时紧急通风逆变器处于备用状态。但当两路主电源都失电或者客室空调机组控制盘故障时，紧急通风逆变器将蓄电池的能量转化成三相交流220V继续给空调机组内的通风机交流电机供电，使通风机继续工作，达到地铁车厢内继续通风的目的。

3 空调故障处理

在运转空调机组之前，对下列几项进行检查，无误后才可开始运转。1）检查热继电器脱扣开关是否动作和热继电器额定值选择是否符合标准。2）电气回路是否正常。3）主回路及控制回路的绝缘电阻是否均正常，有无对地短路现象。4）空调电器柜电器件和配线是否有损坏。接线端子处配线是否松动无过热变色痕迹或损伤，运转前的检查;开机顺序：开通风机——通风机工作后——方可开制暖或制冷工作运转。[注意点：1）检查通风机工作是否正常，电机运转有无异响。2）注意观查制暖、电加热器或制冷的工作情况及各电机工作电流三相是否平衡。]关机顺序：关断制暖、电加热或制冷（让通风机继续运转3min以上）——关断通风机。

3.1通风故障处理

如果空调通风不起，首先检查是否有DC110V控制电源和AC400V主回路电源。如果电源正常后再检查通风机过流热继电器是否动作。如果通风机停机。则空调处于全停状态，通风设备恢复正常后，PLC自动重启通风机。如在第一次过电流120S以内，又出现过流，则PLC自动锁死通风机。这时如果想开机必须先断开空调启动转换开关HVACCS，延时五秒后，再次闭合空调启动转换开关HVACCS后才可重新启动。

车内通风机运转后，要看一下是否有风吹出，风量很小时，可认为是风机反转，请将电源相序正确调整，也就是三相中的任意两相对调，确认是否有异常振动和异常噪音。用电流表测量风机相序三相是否平衡。在检查车内各出风口的送风量是否均匀，对车内出风口的大小调整，达到客室内送风均匀。

3.2制冷故障处理

压缩机压力异常，压缩机过流，冷凝风机过流。都会发生制冷故障，首先检查冷凝风机接触器，冷凝风机热继电器是否动作或损坏。压缩机接触器和热继电器是否动作或损坏。

在制冷时，吸入和吹出的空气温差约为8～10℃时为正常。确认空调机组是否有异常振动、异常噪音，同时注意电流读数。用电流表测定压缩机运转电流值三相是否平衡。

当压缩机或冷凝机出现过电流时，可以用万用表测量来判断是线路或设备出现问题，发现故障排除后PLC会自动再启动一次，在120S以内，如仍出現故障，PLC会锁死故障，同时触点动作给RIOM发出故障信号，即使又恢复正常后，仍不能进行制冷，需断开空调启动转换开关HVACCS后延时五秒再闭合，才可重新进行制冷。

如发生压缩机压力异常故障后，系统认为是严重故障，只要发生一次即动作给RIOM发出故障信号，压缩机立即停止工作，起到制冷系统的保护作用。同时故障指示灯显示故障部位。必须排除故障后重新开机，系统才能重新进行制冷。

压缩机压力异常故障主要是高、低压压力开关动作，而引起压力开关动作主要有以下几点：

高压压力开关动作主要检查制冷剂充注是否过多，而引起压缩机电流过大，造成热继电器动作。处理的方法是将制冷剂少量的排出即可。也有可能是冷凝风机相序接错，造成电机反转。处理的方法是将电机相序调整正确。

低压压力开关动作主要检查制冷剂是否有泄漏，造成压缩机电流过小。处理的方法是修理制冷剂循环系统，并充入适量的制冷剂。如果蒸发器散热片堵塞也会造成低压压力开关动作，这时只需把蒸发器的散热片清洗干净即可。

3.3电加热故障处理

电热器当温度超过70℃后，温度继电器断开，主触点动作，切断主电源。同时辅助触点动作，给PLC发出故障信号，电热故障指示灯亮，当电热器温度降至50℃时，PLC自动再次启动电加热器，在120S以内，如再次出现温度继电器断开，PLC会锁死故障，即温度继电器恢复后也不再自动启动，同时触点动作给RIOM发出故障信号，需断开空调启动转换开关后，延时五秒再闭合，才能再次运行加热，当电热器温度过高超过90℃时，电热器主回路的熔断器熔断，必须更换熔断器后加热工作才可重新进行。电加热器的工作可靠性，将直接影响到列车的行车安全。电加热器工作不可靠或操作不当，将有可能引起列车的火灾事故。在加热运转的操作过程中，必须注意以下几点：

通电前的检查：

1）检查电加热回路中各处接线是否完好。

2）检查温度继电器、温度熔断器以及其它保护装置是否正常。

3）检查通风机的接触器、热继电器是否良好。

4）将电热管上及其周围的附着物及其它杂物清理干净。

3.4 紧急通风的故障处理

紧急通风逆变器的输入电源来自车辆蓄电池。

当紧急通风逆变器检测到辅助逆变器故障后，发给控制柜紧急通风信号，CPU动作，证明控制柜已接收到此信号。紧急通风信号输入后，PLC断开所有电机的输出。当紧急通风信号消失，PLC控制自动切换回正常状态。按检测的室温值，投入相应工作状态。当紧急通风状态运行至45分钟时，紧急逆变器将自动切断其主回路，停止紧急通风。PLC将切断所有电机触点直到紧急通风信号消失。

如PLC控制器发生故障，则无论辅助逆变器正常与否，紧急逆变器均会启动，执行紧急通风。紧急通风系统不工作，应检查紧急通风信号电源是否有电，紧急通风接觸器是否损坏，紧急通风过载保护有没有动作或损坏，最后检查紧急通风逆变器是否有故障。

4 总结

地铁车辆在实际运行过程中所涉及到的系统较多，其中空调系统应该是地铁车辆行驶过程中的基础性系统之一。地铁车辆自身运行特征及车厢内人员数量，决定了空调系统在地铁车辆内所具有的作用。所以提高地铁车辆空调系统的设计质量，逐步对地铁车辆空调系统在实际运行中所具有的问题进行完善，在满足人们出行的情况下，为人们提供更加完美的地铁车辆环境。

参考文献：

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