復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化及應(yīng)用研究

張志博

摘要：文章首先闡述復(fù)興號(hào)動(dòng)車組中，空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成與性能。然后以輕量化設(shè)計(jì)、控制裝置、制冷效果、冷凝式排水方式、可維護(hù)性為切入點(diǎn)，探究?jī)?yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用方式。目的是為相關(guān)人員提供參考，使其可以制定可行性強(qiáng)的方案，強(qiáng)化復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)的性能。

關(guān)鍵詞：復(fù)興號(hào)動(dòng)車；空調(diào)系統(tǒng)；控制裝置；冷凝水

前言：“中國(guó)速度”一日千里，并且已經(jīng)成為中國(guó)對(duì)外的象征。作為“新四大發(fā)明”之一，中國(guó)高鐵為全世界的交通帶來(lái)了便利，也密切了各個(gè)國(guó)家之間的關(guān)系。對(duì)于復(fù)興號(hào)動(dòng)車組而言，空調(diào)系統(tǒng)是其中重要的構(gòu)成部分，會(huì)對(duì)旅客的舒適程度產(chǎn)生直接影響。因此，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升動(dòng)車內(nèi)部環(huán)境的適宜性。

一、復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成與性能

復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)，主要的構(gòu)成部分包括風(fēng)道系統(tǒng)、司機(jī)室暖風(fēng)機(jī)、司機(jī)式空調(diào)機(jī)組、壓力保護(hù)系統(tǒng)、排廢裝置、控制柜、客室空調(diào)機(jī)組。在運(yùn)行的過(guò)程中，空調(diào)系統(tǒng)會(huì)在本控、集控的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)科室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，使其具備多種不同的功能，如應(yīng)急通風(fēng)、通風(fēng)、預(yù)熱、預(yù)冷、半暖、全暖、半冷、全冷等。在空調(diào)制熱或者制冷的狀態(tài)下，回風(fēng)道會(huì)自動(dòng)吸收新風(fēng)、車廂空氣，并對(duì)二者進(jìn)行混合，基于空調(diào)過(guò)濾器的作用與電加熱器或者換熱器完成熱交換。隨后便會(huì)將熱風(fēng)或者冷風(fēng)直接送往各個(gè)客室中，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部空氣清潔度、氣流速度、濕度、溫度的控制，進(jìn)而為旅客提供一個(gè)更加舒適的環(huán)境氛圍[1]。

二、復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化與應(yīng)用

（一）采用輕量化設(shè)計(jì)方式

在CRH2A系統(tǒng)動(dòng)車組中，需要將1臺(tái)換氣裝置、2臺(tái)客室空調(diào)機(jī)組安裝在車廂下，通過(guò)連接風(fēng)道確保其可以與車內(nèi)風(fēng)道相互連接。此種設(shè)計(jì)方式，使得每臺(tái)空調(diào)機(jī)組有77kg的重量，加之換氣裝置為360千克，因此整體結(jié)構(gòu)需要較大的空間，還會(huì)增加動(dòng)車組的負(fù)載。而在對(duì)復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，首先對(duì)以往模式的創(chuàng)新、改進(jìn)。具體而言，動(dòng)車組的空調(diào)系統(tǒng)需要將1臺(tái)車頂單元式空調(diào)系統(tǒng)安裝在車廂中，其重量在850kg左右。另外，將1臺(tái)空調(diào)控制柜安裝在車內(nèi)，其重量則為75kg，同時(shí)將重量等于77kg的排廢裝置安裝在車下。如：在8編動(dòng)車組中，復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的總重量，較CRH2A系統(tǒng)動(dòng)車組的重量減輕了47.2%。因此在確保功能符合要求的情況下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)的目的。

（二）優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的控制裝置

CRH2A系統(tǒng)動(dòng)車組中，將空調(diào)的控制裝置安裝在車下的空調(diào)機(jī)組中，并且通過(guò)自身的逆變器實(shí)現(xiàn)控制的目標(biāo)。另外，在車廂內(nèi)部并沒(méi)有設(shè)置顯示設(shè)定器，而是利用數(shù)碼管完成顯示，可以向空調(diào)機(jī)組傳遞與車輛相關(guān)的控制信息，同時(shí)顯示空調(diào)的相關(guān)信息情況，完成故障記錄。相比之下，在復(fù)興號(hào)動(dòng)車組的空調(diào)控制裝置中，主要由手動(dòng)控制裝置、網(wǎng)絡(luò)接口、斷路器、接觸器、信息顯示屏、空調(diào)控制器等部件構(gòu)成，并將其集中安裝在空調(diào)配電柜中。因，此空調(diào)控制器具備多種功能，包括故障信息存儲(chǔ)、下載、故障診斷、控制指令、傳輸網(wǎng)絡(luò)通信等。同時(shí)采用液晶屏的方式設(shè)置信息，顯示屏能夠?qū)ぷ鳡顟B(tài)予以顯示，并呈現(xiàn)出空調(diào)機(jī)組的故障信息與車內(nèi)外溫度。除此之外，此種設(shè)計(jì)方式還能夠?yàn)楹笃诘臋z修提供便利，增強(qiáng)信息顯示的直觀性，便于工作人員掌握部件的相關(guān)信息。除此之外，在該系統(tǒng)中還設(shè)置了手動(dòng)控制裝置，能夠在空調(diào)控制器發(fā)生故障以后，通過(guò)人工的方式完成空調(diào)的控制，使其能夠在不同的狀態(tài)中正常切換。這種全新的設(shè)計(jì)方式不僅可以為檢修維護(hù)提供便利，還可以增強(qiáng)操作的人性化程度，確保系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）提升空調(diào)的制冷效果

CRH2A系統(tǒng)動(dòng)車組在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)的過(guò)程中，在車下設(shè)備艙完成空調(diào)機(jī)組的安裝，但存在如下問(wèn)題：當(dāng)冷凝進(jìn)鋒處于車下設(shè)備艙時(shí)，會(huì)導(dǎo)致冷凝過(guò)濾管被異物堵塞導(dǎo)致風(fēng)量下降。另外，如果出現(xiàn)極端溫度的情況，也會(huì)因?yàn)榈乇磔椛涠绊懯覂?nèi)的溫度情況，削弱空調(diào)機(jī)組的制冷效果。而在對(duì)復(fù)興號(hào)動(dòng)車列組的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程中，主要采用嵌入式的方式完成安裝，能夠彌補(bǔ)以往動(dòng)車中空調(diào)系統(tǒng)的不足。具體而言，空調(diào)冷凝進(jìn)風(fēng)口的位置在車頂，所以能夠避免地面粉塵與異物的影響，防止出現(xiàn)冷凝器堵塞的問(wèn)題。除此之外，進(jìn)風(fēng)口與地面的距離較遠(yuǎn)，能夠減少地面輻射的影響，強(qiáng)化空調(diào)的制冷效果。例如：在2019年6月份、7月份時(shí)間段內(nèi)，上海地區(qū)的溫度較高，但復(fù)興號(hào)動(dòng)車列組的空調(diào)制冷效果良好，并未影響列車內(nèi)部的溫度環(huán)境[2]。

（四）優(yōu)化冷凝水的排水方式

CRH2A系統(tǒng)動(dòng)車組在客室中設(shè)置了排水泵，目的是實(shí)現(xiàn)冷凝水的排出，如果出現(xiàn)水泵口堵塞的現(xiàn)象，將會(huì)影響冷凝水的排出效果，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組難以運(yùn)行，影響動(dòng)車組室內(nèi)環(huán)境的舒適性。經(jīng)過(guò)對(duì)復(fù)興號(hào)動(dòng)車列組空調(diào)機(jī)組的優(yōu)化，將冷凝水管設(shè)置在機(jī)組底部，并且運(yùn)用重力式排水的方式完成冷凝水的排出。這一方式的運(yùn)用，能夠避免排水故障而影響空調(diào)的制冷效果，增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，有效強(qiáng)化了空調(diào)制冷、制熱的效果。

（五）提高空調(diào)系統(tǒng)的可維護(hù)性

CRH2A系統(tǒng)動(dòng)車組為了防止冷凝濾網(wǎng)與空調(diào)冷凝器發(fā)生堵塞的現(xiàn)象，夏季期間通常需要每隔兩天至四天，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)濾網(wǎng)的清洗、更換，因此會(huì)消耗大量的物力人力。而在復(fù)興號(hào)動(dòng)車列組中，將空調(diào)機(jī)組安裝在車頂，有效減少了冷凝進(jìn)風(fēng)口位置的顆粒物、粉塵等，從而減少異物的產(chǎn)生。除此之外，在空調(diào)系統(tǒng)中使用無(wú)紡布作為濾網(wǎng)，僅僅對(duì)空調(diào)冷凝機(jī)翅片予以定期清理便可保障其性能。經(jīng)過(guò)此種優(yōu)化設(shè)計(jì)方式，有效延長(zhǎng)了維護(hù)周期，并減少物力、人力的支出。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，本文以復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成、性能為基礎(chǔ)，探究了優(yōu)化空調(diào)設(shè)計(jì)、應(yīng)用的措施。研究發(fā)現(xiàn)，需要從多個(gè)層面入手，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在根本上提高空調(diào)系統(tǒng)的性能，增強(qiáng)控制裝置的智能化水平，并提升制冷效果，調(diào)整以往的冷凝水排水方式，為日后的系統(tǒng)維護(hù)提供便利。如此一來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)興號(hào)動(dòng)車組空調(diào)性能優(yōu)化的目標(biāo)，滿足旅客的相關(guān)需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫超凡. 基于故障樹(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)故障分析[D].吉林大學(xué)，2019.

[2]王濤.外溫較低時(shí)CRH380BG型動(dòng)車組空調(diào)系統(tǒng)壓力值的監(jiān)控技巧[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018，26（34）：14+16.