复兴号动车组空调系统设计优化及应用研究

张志博

摘要：文章首先阐述复兴号动车组中，空调系统的构成与性能。然后以轻量化设计、控制装置、制冷效果、冷凝式排水方式、可维护性为切入点，探究优化空调系统的设计与应用方式。目的是为相关人员提供参考，使其可以制定可行性强的方案，强化复兴号动车组空调的性能。

关键词：复兴号动车；空调系统；控制装置；冷凝水

前言：“中国速度”一日千里，并且已经成为中国对外的象征。作为“新四大发明”之一，中国高铁为全世界的交通带来了便利，也密切了各个国家之间的关系。对于复兴号动车组而言，空调系统是其中重要的构成部分，会对旅客的舒适程度产生直接影响。因此，需要结合实际情况对空调系统进行优化设计，提升动车内部环境的适宜性。

一、复兴号动车组空调系统的构成与性能

复兴号动车组空调系统，主要的构成部分包括风道系统、司机室暖风机、司机式空调机组、压力保护系统、排废装置、控制柜、客室空调机组。在运行的过程中，空调系统会在本控、集控的基础上，实现对科室内温度的调节，使其具备多种不同的功能，如应急通风、通风、预热、预冷、半暖、全暖、半冷、全冷等。在空调制热或者制冷的状态下，回风道会自动吸收新风、车厢空气，并对二者进行混合，基于空调过滤器的作用与电加热器或者换热器完成热交换。随后便会将热风或者冷风直接送往各个客室中，实现对内部空气清洁度、气流速度、湿度、温度的控制，进而为旅客提供一个更加舒适的环境氛围[1]。

二、复兴号动车组空调系统的设计优化与应用

（一）采用轻量化设计方式

在CRH2A系统动车组中，需要将1台换气装置、2台客室空调机组安装在车厢下，通过连接风道确保其可以与车内风道相互连接。此种设计方式，使得每台空调机组有77kg的重量，加之换气装置为360千克，因此整体结构需要较大的空间，还会增加动车组的负载。而在对复兴号动车组空调系统进行设计优化的过程中，首先对以往模式的创新、改进。具体而言，动车组的空调系统需要将1台车顶单元式空调系统安装在车厢中，其重量在850kg左右。另外，将1台空调控制柜安装在车内，其重量则为75kg，同时将重量等于77kg的排废装置安装在车下。如：在8编动车组中，复兴号动车组空调系统的总重量，较CRH2A系统动车组的重量减轻了47.2%。因此在确保功能符合要求的情况下，实现了对空调系统轻量化设计的目的。

（二）优化空调系统的控制装置

CRH2A系统动车组中，将空调的控制装置安装在车下的空调机组中，并且通过自身的逆变器实现控制的目标。另外，在车厢内部并没有设置显示设定器，而是利用数码管完成显示，可以向空调机组传递与车辆相关的控制信息，同时显示空调的相关信息情况，完成故障记录。相比之下，在复兴号动车组的空调控制装置中，主要由手动控制装置、网络接口、断路器、接触器、信息显示屏、空调控制器等部件构成，并将其集中安装在空调配电柜中。因，此空调控制器具备多种功能，包括故障信息存储、下载、故障诊断、控制指令、传输网络通信等。同时采用液晶屏的方式设置信息，显示屏能夠对工作状态予以显示，并呈现出空调机组的故障信息与车内外温度。除此之外，此种设计方式还能够为后期的检修提供便利，增强信息显示的直观性，便于工作人员掌握部件的相关信息。除此之外，在该系统中还设置了手动控制装置，能够在空调控制器发生故障以后，通过人工的方式完成空调的控制，使其能够在不同的状态中正常切换。这种全新的设计方式不仅可以为检修维护提供便利，还可以增强操作的人性化程度，确保系统可以稳定运行。

（三）提升空调的制冷效果

CRH2A系统动车组在设计空调系统的过程中，在车下设备舱完成空调机组的安装，但存在如下问题：当冷凝进锋处于车下设备舱时，会导致冷凝过滤管被异物堵塞导致风量下降。另外，如果出现极端温度的情况，也会因为地表辐射而影响室内的温度情况，削弱空调机组的制冷效果。而在对复兴号动车列组的空调系统进行设计优化的过程中，主要采用嵌入式的方式完成安装，能够弥补以往动车中空调系统的不足。具体而言，空调冷凝进风口的位置在车顶，所以能够避免地面粉尘与异物的影响，防止出现冷凝器堵塞的问题。除此之外，进风口与地面的距离较远，能够减少地面辐射的影响，强化空调的制冷效果。例如：在2019年6月份、7月份时间段内，上海地区的温度较高，但复兴号动车列组的空调制冷效果良好，并未影响列车内部的温度环境[2]。

（四）优化冷凝水的排水方式

CRH2A系统动车组在客室中设置了排水泵，目的是实现冷凝水的排出，如果出现水泵口堵塞的现象，将会影响冷凝水的排出效果，同时还会导致空调机组难以运行，影响动车组室内环境的舒适性。经过对复兴号动车列组空调机组的优化，将冷凝水管设置在机组底部，并且运用重力式排水的方式完成冷凝水的排出。这一方式的运用，能够避免排水故障而影响空调的制冷效果，增强了系统运行的可靠性，有效强化了空调制冷、制热的效果。

（五）提高空调系统的可维护性

CRH2A系统动车组为了防止冷凝滤网与空调冷凝器发生堵塞的现象，夏季期间通常需要每隔两天至四天，实现对过滤网的清洗、更换，因此会消耗大量的物力人力。而在复兴号动车列组中，将空调机组安装在车顶，有效减少了冷凝进风口位置的颗粒物、粉尘等，从而减少异物的产生。除此之外，在空调系统中使用无纺布作为滤网，仅仅对空调冷凝机翅片予以定期清理便可保障其性能。经过此种优化设计方式，有效延长了维护周期，并减少物力、人力的支出。

结语：综上所述，本文以复兴号动车组空调系统的构成、性能为基础，探究了优化空调设计、应用的措施。研究发现，需要从多个层面入手，对空调系统进行优化，在根本上提高空调系统的性能，增强控制装置的智能化水平，并提升制冷效果，调整以往的冷凝水排水方式，为日后的系统维护提供便利。如此一来，可以实现复兴号动车组空调性能优化的目标，满足旅客的相关需求。

参考文献：

[1]孙超凡. 基于故障树与神经网络的动车组空调系统故障分析[D].吉林大学，2019.

[2]王涛.外温较低时CRH380BG型动车组空调系统压力值的监控技巧[J].科技经济导刊，2018，26（34）：14+16.