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1、国内外铁道车辆空调的发展现状20097823 陈小林 铁道车辆2班20世纪90年代以来，随着生活水品的不断提高，人们对乘坐铁路列车的舒适性要求也越来越高，这也促进了我国铁路空调列车的快速发展。列车空调经历了分体式到整体式的发展，其技术日趋成熟。目前我国铁路列车车用空调机组主要是车顶单元式。经过不断的改善，现已形成标准化、系列化。虽然我国列车空调技术发展速度也很快，技术也越来越成熟，但和先进国家相比仍有较大差距。国内铁道车辆空调的发展。1普通旅客列车空调我国铁路客车空调装置的结构形式主要分为：分装式和车顶单元集中式两种类型。分装式空调机组通常是将压缩机、冷凝器、冷凝风机和储液罐安装在车下，而将通
2、风机、蒸发器、膨胀阀和空气预热器等置于车顶的一端。这些机组的形式主要有KK一30和KK一50型。目前除了由西德进口的客车仍采用这些类型外，国产客车的空调机组己逐步被车顶单元集中式所取代。分装式机组的主要缺点是体积大，拆装困难和检修不方便，同时由于制冷设备管路较长，接头较多，容易产生泄漏。车顶单元集中式空调机组是将压缩机、冷凝风机、气液分离器、干燥过滤器、毛细管(或膨胀阀)、通风机、蒸发器和空气预热器等集中在一个箱体里组成一个完整的单元，安装在车体的一端或两端，有的置于车体的中部。目前这类空调机组有KLD一29、KLD一40、KLP4.7A型等。集中式空调机组的优点是体积小、重量轻、结构紧凑，机
3、组互换性好和检修方便，同时，因空调机组安装与车上，还可与避免车体排放的废水和脏物对冷凝器的腐蚀，延长机组的使用寿命。集中式空调机组一体化以后，制冷设备管路大为缩短，不但可以节省大量的有色金属，还可以减少泄漏。实际上，我国空调车所装配的单元集中式空调机组均采用全封闭式制冷压缩机，能量调节采用停、开压缩机的办法来实现。以空调硬座车为例，每台机组有两台制冷压缩机，每车共四台制冷压缩机，可实现输气量的100%、75%、50%、25%、0五档调节。但实际的运行过程中，只能实现100%、50%、O三档调节。输气量的调节也就是压缩机的启动，由温度控制器启动其停机温度点，根据车内热负荷的变化可以不开压缩机至全
4、开压缩机来实现输气量调节。2高速列车空调高速列车空调的布置，由于速度高，必须降低安装重心。动车普遍采用车下安装单元式空调机组并设计诱导通风方式。CRH1动车组空调系统：司机室空调系统采用单元式空调机组；且安装了地板加热器。进入司机室的气流通过置于车顶和天花板之间的风道进行分配，且具有回风功能。客室空调系统共有两台空调机组，采用的是分体式空调，压缩机和冷凝器单元安装在车下，空气处理单元安装在车内。气流通过置于车顶和天花板之间的矩形风道进行分配，并具有回风功能。车厢两端的车顶设置有排气单元。通过安装在车辆侧墙内的加热器实现车内供热，并可通过空调系统控制器进行控制。CRH2动车组的空调系统主要由空调
5、装置、换气装置及通风系统构成；空调装置由空调机组及车上配电柜内的空调显示设定器组成；为了降低车体的重心，适应动车组高速运行，空调机组和通风系统的主要风道分别设置在地板下及地板中间。司机室空调系统采用分体式结构(变频式)。司机室制冷设备由室外机、台室内机、电源箱、变压器、控制面板5部分组成。制冷动作为3段手动调节风量的温度控制。CRH2型动车组在车底下部安装供排气一体的换气装置。换气装置采用变频器控制送风机的运行转速，运行速度高于160km/h时，风机高速运行；低于160km/h时，风机低速运行。通过提高送风机的风压，能够更好地抑制客室内压力的变动，同时确保客室内换气量的要求。CRH3动车组空调
6、系统组成：安装在车顶的单元式空调机组；安装在车顶并贯穿于整车的供风道；空调机组两侧的新、回风混合箱；安装在车下的废排单元和布置在车内的废排风道。在制冷模式下，大约有75以上的风量通过中间管道输送，外侧的暖气管道输送25。废排风道分布在内墙和地板之间的列车两侧。CRH5型动车组的空调系统具有一些优点：新风量可调；双制冷系统 ；整体噪声小；具有防止车内压力波动功能；更多的安全保护；先进的控制系统和网络通讯功能；采用先进的涡旋压缩机和环保型制冷剂。3.地铁车辆空调 进入2l世纪以来，随着我国国民经济的快速发展以及城市化进程的加快，城市交通拥堵现象日趋严重，发展大容量城市轨道交通已经成为各大城市的共识
7、，许多城市纷纷提出了建设城市轨道交通的宏伟规划，加快了城市轨道交通的建设步伐。城市轨道交通车辆作为城市轨道交通系统的主体，不但承载着运送旅客的职能，而且要快捷、安全、舒适的将旅客运送到目的地。尤其是在我国经济高速发展的今天，伴随着人们物质生活水平的提高，对生活环境及人体舒适度的要求也逐渐增加，满足乘客身体舒适度。 城轨车辆空调系统主要由单元式空调机组、风道、送风格栅、司机室送风单元及控制装置等组成。 一般来讲城市轨道交通车辆的空调系统是在车顶两端设置2台单元式空调机组，通过车顶风道及风口向车内送风。根据空调机组的出风方式，一般可分为下出风和侧出风两种形式。(1)下出风空调系统根据车辆的总体布置
8、，空调机组采用下出风方式，同时将回风口沿车长方向布置在车辆长度14处。以大连市3号线后续工程不锈钢车辆为例，其空调系统结构如图1所示。在车顶两端设2台单元式空调机组，每台机组有6个安装座，通过6个减振器固定在车顶凹处的平台上，并加设防护罩(侧罩板)以防灰尘和雨水。机组下面有出风口两处，回风口一处，其周围均设防风防雨密封胶条、胶垫与车体密封。风道系统送风经连接风道分为左、右两路，进入主风道。主风道采用均匀静压送风，以保证出风口送风的均匀性。空调机组送出的风进入车内主风道，并沿主风道在推进过程中进入静压箱，进行静压平衡调节，使沿车长方向的空气在静压箱中静压相等，并形成一定的静压值，空气通过静压箱上
9、的开口将静压转换成一定的动压喷射出去。从相邻的空调机组主风道引支风管进入司机室送风机，经过风口调节后向司机室送风。主风道分前、中、后3部分贯通全车。主风道材质为2inin铝板，外贴10inin厚隔热吸声材料，通过法兰相互连接。空调机组下面两出风口之间为回风口。空调机组回风口通过回风道与车顶的回风口组成地铁是采用第3轨供电的方式，这种方式在车顶不必设受电弓，可以使地铁隧道的尺寸减小，车顶的尺寸也可以接近隧道的尺寸。这样，在车顶安置空调极为困难。所以，空调大都采用嵌入车体两端上部的形式。 广州地铁二号线列车的每个空调单元由两个相对独立的制冷回路组成，每一个独立的制冷回路都有其各自的压缩机、膨胀阀、
10、冷凝器。蒸发器位于空调单元的前后侧，冷凝器位于空调单元的左右侧，两个制冷回路在两个蒸发器中并行布置，互不相交；而一号线空调每个单元中只有一条制冷回路。对比两种不同布置的空调系统，二号线列车空调系统设计更加完善。当某些故障使某压缩机必须停止运行时，对于一号线列车空调系统，此时此空调单元的制冷过程会全部停止；而对于二号线列车空调系统,此时空调单元中的一个机组的制冷过程会停止,而另一个机组会继续运行，这样就避免车厢内出现明显的温差带。二号线空调系统的紧急逆变器安装在车底；一号线空调系统的紧急逆变器安装在车顶空调单元内部。就两种紧急逆变器安装位置而言，安装在车底部分的紧急逆变器更可靠一些，因为安装在空
11、调单元内部的紧急逆变器在空调运行时，其周围空气的湿度较大、温度较高，这就要求紧急逆变器需要更高的IP防护等级，虽然提高的IP等级，但在此种高温、高湿度的环境下终究会对紧急逆变器有所影响；而对于安装在车底的紧急逆变器，其运行的外界环境就相对好一些，稳定性更高，并且维修更换起来的工作量会相对减少。二号线列车空调系统的制冷压缩机采用涡旋式压缩机。一号线列车空调系统的制冷压缩机采用全封闭式螺杆式压缩机，压缩机、螺杆机构及供油系统组装在一个密封的机壳内。螺杆式压缩机具有结构简单、易损件少、压比大、对湿压缩不敏感、平衡性能好等特点。由过往几年的乘客集中反映来看，不同地铁线路，甚至同一路线不同车厢内的体感不
12、一是最受关注的问题。某号线热似火山，某号线又冷似冰箱；某节车厢冷死了，某节车厢又热晕了为了解决乘客舒适乘车的问题，上海地铁已有60%的列车完成了空调系统的更新换代，可以实现司机根据实际情况对温度进行微调，不过，由于需要乘客集体反映或者需要列车到终点后再行调节等问题，该举措效果还是不甚明显。今年，为了进一步解决该问题，申通地铁公司早早就开展了空调检测与清洁。上海地铁全网络2500节车厢、5000个空调机组，将全部进行例行检查、功能测试和深度清洁。每周更换一次海绵滤网，每月进行一次彻底清洁，保证空调的洁净和作业正常。同时，上海地铁已有60%的列车完成了空调系统的更新换代，可以实现司机根据实际情况对
13、温度进行微调。我们的司机可对列车内的空调温度进行一个区间值的微调，比如说室外是35，那这个区间就是22-27。”比如2号线列车，以往的“西门子”列车，采用的是旋钮式人工控制各节列车空调的系统，要调节每节车厢的温度，司机或者检修人员需要进入车厢，手动调节旋钮。这样的操作，在早晚高峰乘客聚集时，显然难以实现；而更新为新的司机室集中控制空调的“阿尔斯通”等车型后，司机在驾驶室内就可以通过触摸屏，在19-27范围内，即时调节整列车的温度。二 国外铁道车辆空调的发展在日本,最初在铁道车辆上安装空调是在当时的特快列车上，用以调节车厢内的温、湿度，以提高乘坐舒适度,至今已有50多年的历史。当时,开发有各种各
14、样的空调，但直到1964年东京奥运会开幕之前，才在东海道新干线整列车上安装空调装置，当时将空调安装在车顶，近来，随着列车的高速化，空调几乎都安装在车辆地板下。日本东武铁道100系新型特快列车专用的新型空调系统：为了在一年四季都不使空调机闲置，采用热泵式空调机，并装用了变压变频能童调节装置，以便根据空调负荷精确地调节空调机的能量。这种热泵可在-20的情况下起动、运转。另外，为弥补低温时的能量不足，以及在梅雨期进行除湿时不致过冷，空调装置内还安装了PTC加热器。1970年起，通勤车上也开始安装空调，从而大大改善了上、下班高峰时的车内环境。在车辆的车顶上设置1台，空调控制器设置在空调附近的顶棚部，省
15、略了与空调装置连接的配线。此外，运用模糊推论、年度全自动功能、加热除湿功能等，根据季节与乘客的状况进行控制。其缺点是：首先车辆顶部受到车辆限界的限制，其安装空间有限，其次是使车辆的重心提高，不利于高速化。三 我国铁路空调装置存在的缺点1、 客车通风系统设计不当。目前很多空调客车通风量各不相同、风量较大的空调客车造成微风速超标，而风量小的制冷效果又不好，达不到车厢内的温、湿度要求。这些都影响旅客的舒适性，并造成了不必要的能量浪费。2、 客车室内温、湿度控制不当。车厢内温、温度控制不当是旅客抱怨较多的一个问题。在很多空调客乍的运行过程中，白天和夜晚的送风员从本保持不变，造成旅客夜间炸遍反映较冷而不
16、能休息。这种情况是由于空调系统供冷缝与室外气候的变化和车厢内热、温负荷的变化不相适应造成的。3、 新凤量不足。新风最不足直接导致了旅客对室内空气品质（IAQ）的不满意。很多长期乘坐空调客车的旅客反映经常会感到头晕气闷、喉咙干燥等不良症状。这些大都是由于车厢内空气品质较差而引起的。究其原因，是因为车厢内新风量不足。这与客车空调的系统设计及运行管理有关。4、 空调系统能耗大。日前使用的单元式空调机组的耗电量很大。以编组18辆全列空调客车为例，其中硬座7辆 ，软卧1辆 ，其余为硬卧。空调发电车平均发电量 700kW，空调耗电几乎占总发电量的50%，单机能效比只有2.0 左右。因此每列客车均配有专门的空调发电车以满足空调系统运行所需要的电力，空调发电车耗电高直接导致运营的经济效益的下降。5、 氟利昂制冷剂的禁用问题。氟利昂蒸汽压缩机组以其制冷效率高、技术成熟等优点被广泛应用于几乎所有的客车空调装置中。但该系
