地铁车辆空调系统故障分析与措施

黄 幸

（佛山市轨道交通发展有限公司，广东佛山 528200）

0 引言

地铁车辆空调系统作为车辆的重要组成，其主要承担着通风、调节温度的功能。空调运行情况直接影响乘客的乘坐体验，在地铁越来越普及的时代，其受关注程度也在不断提升。因此对地铁车辆空调运用情况进行分析，降低空调故障率，优化空调能耗十分必要。

1 主要故障情况

1.1 过往运用情况

该线路车辆在2014 年下旬至2016 年中旬进行了大修作业，大修后多个车的空调系统频繁出现风压开关、送风机接线盒进水问题，如图1～2 所示；2016 年 1 月-2017 年 11 月，风压开关严重进水故障18 起，送风机接线盒进水故障7 起；在7—9月天气炎热时，问题尤其突出，积水导致故障占空调故障的85%。分析进水原因主要是波纹管和蒸发器制冷剂输入铜管接触，温差导致冷凝水产生，并顺着波纹管内部流至风压开关、送风机接线盒。针对该问题，主要措施为对冷凝水进行疏导，对接线盒进行密封，整改后该问题得到解决。

图1 风压开关进水

图2 送风机接线盒进水

1.2 目前主要故障

在解决进水问题后，现阶段主要故障为供风调节器、冷却回路故障、空调控制板故障、供风温度传感器故障（NTC热敏电阻）等惯性故障。

1.2.1 供风调节器类故障

该类故障主要由两方面引起，一是由空调控制板的故障引起；二是由供风调节器本身故障引起（如风门的旋转方向错误、开度行程不足、机械配合部件磨损、电机损坏等）。在检修过程中，要注意其转轴、行程调整块、接线端子等部位的状态，对于卡滞、阻值异常等情况及时处理，在调整后要多次试验，确认功能状态良好，如图3所示。

图3 供风调节器

图4 管路泄漏

1.2.2 冷却回路类故障

该类故障主要原因为检测故障或制冷剂不足，检测故障主要由控制板件引起，制冷剂不足，还存在制冷管路破损导致的制冷剂泄漏情况，如图4所示。

1.2.3 空调控制板类故障

该类故障近年来一直呈高发趋势，主要原因为大部分空调控制板件使用时间超过10年，属高龄电子板件，电子板件上的相关元器件功能老化造成故障。

空调控制板故障表现形式主要有以下几种。

（1）正常启动空调后有通风但无制冷，此故障多为空调控制板内温度光耦元器件故障导致。有研究表明，根据空调温度采集原理以及对故障板件的检测维修，发现由空调控制板导致的不制冷故障通常为低压差线性稳压器LT1121 或光耦HCPL7800失效[1]，如图5所示。

图5 空调控制板温度光耦

图6 空调控制板板载继电器

（2）启动空调后报供风调节器故障，此故障多为空调控制板内温度光耦元器件、板载继电器等元器件故障导致，如图6所示。

（3）报通风装置故障，此故障多为空调控制板内电阻片故障导致，其中电阻片故障包括电阻片阻值异常、电阻片引脚脱焊等，如图7所示。

（4）启动空调后出现空调图标打问号，相应空调机组不工作，此故障多为空调控制板内滤波电容故障导致，常见故障原因为滤波电容被击穿，如图8所示。

1.2.4 供风温度传感器类故障

该类故障主要原因为该部件在架大修没有进行更换、检测，大部分运用时间已超10年，目前该部件主要故障为传感器与插头接触不良及热敏电阻故障。

图7 空调控制板电阻片

图8 空调控制板滤波电容

2 故障攻关

针对上述惯性故障，除分析故障原因外，还采取了多种手段、措施对故障进行攻关，包括优化供风调节器行程开关调整方法、开展空调控制板专项维修、故障集中排查并处理等手段，以达到有效降低故障率的目的。

2.1 供风调节器行程开关调整方法优化

针对供风调节器故障，该线与其他线路进行了技术交流，优化了行程开关调整的方法。设置风门导通位置，将风门在靠近最大位置时导通，然后将风门从最大位置往关断方向调整2～3 小格，要求检测开关断开，调整后用软件进行验证。

2.2 开展空调控制板专项维修

针对空调控制板故障，与电子维修部进行合作，推进空调控制板专项维修项目，主要计划更换光耦、轴流风扇、继电器、风扇支架等零部件。现已完成部分列车的空调控制板维修，并通过周转进行替换，记录唯一码，装车进行状态跟踪。

2.3 故障集中排查并处理

车辆4 月系统修主要内容为空调专项维修，因此针对空调惯性故障提前进行了部署，包括以下几项：

（1）提前通过打空调测试模式进行试验和故障摸查，并记录车辆屏空调故障、实际车厢体感；

（2）对各列车近半年重复空调故障进行记录，并安排重点处理，有效防止故障重复出现；

表1 故障摸查情况截取

（3）采购检漏仪（原来使用肥皂水或泡沫喷剂）对空调管路、接头进行泄漏探测，高效发现泄漏点并及时处理。

2.4 故障率比较

2018 年4 月，空调系统修集中进行故障排查，发现冷却回路、空调控制板、供风调节器、温度传感器等空调故障,2017 年增加约60%。在此后半年中，空调故障率总体呈下降趋势，其中冷却回路、供风调节器故障下降约20%，但空调控制板、温度传感器等故障仍然频发，总体故障下降约8%。

3 优化措施

综合上述，在采取故障攻关及故障集中排查后，空调故障率有所下降，但仍有优化空间。此外，据研究，空调系统能耗占列车总运行能耗30%以上[2]，节能也是后续的重点优化方向。

针对空调故障，后续优化措施如下。

（1）在试点采用检漏仪后，冷却回路故障发现的效率明显提高，因此在后续可加大采购检漏仪，推广使用，专项修进行检漏，及时发现并处理泄漏点。

（2）可在每年系统修专项进行高低压管压力检测，判断是否需要补加雪种，减少需临时断电登顶处理的情况。

（3）供风调节器故障有一定改善，但仍不可控，后续可按周期统一调节供风调节器，减少需临时断电登顶处理的情况。

（4）供风温度传感器故障率呈上升趋势，建议在架大修统一对供风温度传感器及其连接插头进行检测、更新或进行专项维修。

（5）张永东[3]指出，该动车组通过成立夏季空调整修小组，负责空调专项整修以降低夏季空调故障率，并组织应对正线空调故障，该措施也值得地铁车辆参考；关政[4]指出，夏季、冬季空调的工况存在差异，出现的故障情况也有所不同，因此在不同季节应更有针对性、侧重性。

针对节能，后续优化措施如下。

（1）通过减小回风口盖板阻力，增大送风喉部尺寸、清洗过滤网等措施，使风机盘管送风量最终满足节能运行的要求，增强了风机盘管的送风效果[5]。通过各种方式、手段提升送风效果，以达到节能的目的。

（2）董书芸[6]指出，冬季工况为寒冷地区地铁通风系统的节能重点，可实现较大程度的节能。目前，该型列车空调温度旋钮置于“自动”位时，空调按UIC553温度曲线计算的温度值进行制冷；当将空调温度旋钮置于19 ℃、21 ℃、23 ℃、25 ℃、27 ℃时，空调按设定的固定温度值进行制冷[7]。UIC553设定点曲线定义为：

当外部温度 （text） ＜19 ℃ ，设定值t=22 ℃ ；当text ≥19 ℃ ，设定值 t=22+0.25 （text-19）。

在冬天时，在外部温度低于19 ℃时，空调设定值22 hC，该温度偏低；可考虑在温度较低的一段时期内将列车温度统一设置为25 ℃，减少空调制冷启动。

（3）周阳[8]指出，定新风量运行会造成能源的浪费，根据载客量变化改变新风量大小是可行的节能措施，而且在冬季变新风量会有更大的节能潜力。目前地铁空调普遍为定新风量，可考虑在后续进行变新风量的研究。

4 结束语

本研究通过检修方式的优化及对重点故障的攻关，包括采用多种方式、手段进行故障排查、处理，开展专项修、故障攻关等，有效减低了重点故障的故障率及空调的整体故障率。最后，在研究的基础上提出了后续空调系统检修方式及节能降耗的优化措施。