复兴号动车组空调系统设计优化及应用

龙源期刊网复兴号动车组空调系统设计优化及应用作者：刘渠海张玉刚来源：《山东工业技术》2018年第21期摘要：复兴号动车组正式投入运营，标志着我国高铁进入新时代。本文主要针对复兴号动车组空调系统进行分析，从设计、检修、维护等方面对空调系统的设计优化进行阐述。关键词：复兴号动车组；空调系统；设计优化DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.042中国速度一日千里，日新月异，经过数十年的发展，中国高铁已经成为了我国对外的金名片，被成为中国“新四大发明”之一。作为高铁的重要组成部分，空调系统直接影响旅客的舒适性。1复兴号动车组空调系统概述复兴号动车组空调系统主要由客室空调机组、控制柜、废排装置、压力保护系统、司机室空调机组、司机室暖风机以及风道系统组成。空调系统可通过集控、本控实现客室内温度调整，具有全冷、半冷、全暖、半暖、预冷、预热、通风、应急通风等功能。空调系统制冷、制热时，由回风道吸入车厢内空气与新风混合，通过空调过滤器，与换热器/电加热器进行热交换，形成冷/热风送入客室，用于调节客室内的空气温度、湿度、气流速度、空气清洁度等，为旅客提供舒适的车内环境。2复兴号动车组空调系统设计优化从2007年起，CRH2A系列动车组开始在中国大地驰骋，中国铁路开始走进新的发展蓝图。经过数十年的发展，2017年6月26日，由中国铁路总公司组织研制、具有完全自主知识产权的复兴号动车组正式在京沪高铁运行，开启了中国标准动车组时代。为适应我国地域广阔、环境复杂等情况，优化动车组运用维护过程中发生的问题，复兴号动车组空调系统较CRH2A系列动车组有较大优化改进。2.1轻量化设计CRH2A系列动车组每节车厢车下安装2台客室空调机组、1台换气装置，通过连接风道与设置在车内的风道相连接。每台空调机组重量为770kg，换气装置（含逆变器）重量为360kg。复兴号动车组每节车厢安装1台车顶单元式空调机组，重量为850kg；车内安装1台空调控制柜，重量为75kg，车下安装一台废排装置，重量为77kg。龙源期刊网编组动车组为例，复兴号动车组客室空调系统设备（不含风道）较CRH2A系列动车组减重为：（770×2+360﹣850﹣75﹣77）kg×8=7184kg；减重达47.2%。在保证功能要求的前提下，实现了系统轻量化设计。2.2空调控制装置优化CRH2A系列动车组空调控制装置集成于车下空调机组内，由自身逆变器进行控制。车厢内设有显示设定器，采用数码管显示，可以将来自车辆的控制信息传输给空调机组，同时显示空调机组的相关信息，并对故障进行记录。复兴号动车组空调控制装置由空调控制器、信息显示屏、接触器、断路器、网络接口、手动控制装置等组成，全部集中设置在空调配电柜内。空调控制器有网络通信、控制指令传送、故障诊断、故障信息存储下载等功能；信息显示屏采用液晶屏，可显示空调工作状态、车内外温度和故障信息等。较CRH2A系列动车组而言，复兴号动车组空调控制装置全部集中在配电柜内，方便检修维护；信息显示更加直观，可清楚显示空调工作状态，各零部件实时信息，具体故障信息等；同时增加手动控制装置，当空调控制器出现故障时，可以通过硬线控制实现空调半冷、全冷、关闭、自动、通风、半暖、全暖工作状态。新设计方案不仅方便了动车组检修维护，操作更加人性化，同时增加了冗余设计，保证空调运行可靠性。2.3制冷效果提升CRH2A系列动车组客室空调机组安装在车下设备舱内。存在问题：空调冷凝进风处位于车下设备舱内，空调冷凝滤网（无纺布）易被粉尘等异物封堵，造成空调冷凝风量降低；在极端高温情况下，地表辐射热导致空调机组冷凝进风温度较高，冷凝效率降低，影响空调制冷效果。复兴号动车组客室空调采用车顶单元嵌入式安装。优点如下：空调冷凝进风位于车顶，避开线路异物及地面粉尘，空调冷凝器不易脏堵；同时进风口距离地面较高，降低了地表辐射热对冷凝进风温度的影响，从而提升空调制冷效果。2017年7月份，上海地区最高气温达40.2℃，复兴号动车组客室空调制冷效果良好，未出现制冷不良问题。2.4空调冷凝水排水方式优化龙源期刊网系列动车组客室空调机组底部设有排水泵，用以将接水盘上的冷凝水排出。若排水泵吸水口脏堵，冷凝水无法排出，将导致空调机组无法制冷，影响旅客舒适性。复兴号动车组客室空调机组底部设有冷凝水管，采用重力式排水方式直接排出车外，无排水泵。该设计依靠重力作用直接将冷凝水排出，避免了排水故障对空调制冷功能的影响，提高了空调装置的可靠性。2.5可维护性提高CRH2A系列动车组，为避免空调冷凝器及冷凝滤网滤网脏堵影响制冷效果，夏季每2～4天需更换冷凝滤网并清洗冷凝器翅片，此项工作需要耗费大量人力物力。复兴号动车组空调机组设置在车顶，冷凝进风处的粉尘、颗粒含量降低，仅设置冷凝格栅阻挡异物，未设置无纺布滤网，仅需对空调冷凝器翅片进行清理即可。设计优化后，大大延长了维护周期，减少人力物力的投入。3结束语复兴号动车组空调系统较CRH2A系列动车组有较大优化改进，实现了轻量化设计、解决了极端天气空调装置制冷不良问题，提高了旅客舒适性、方便检修维护、降低检修维护成本。对后续高速动车组空调系统设计应用具有重要意义。作者简介：刘渠海（1988-），男，江苏徐州人，本科，工程师，研究方向：动车组空调通风系统。