貴陽市軌道交通1號線空調(diào)系統(tǒng)舒適性研究和改進措施

李大偉　何開滸

摘? 要：文章介紹了貴陽地鐵1號線電客車空調(diào)系統(tǒng)的組成及工作原理，分析了目前空調(diào)系統(tǒng)制冷、制熱、自動模式下的控制方法及算法。通過對乘客、現(xiàn)場的分析與調(diào)查，發(fā)現(xiàn)目前使用的控制方法存在溫度不均勻、冬季溫度較高、通風不良等問題，針對以上問題，提出整改措施。

關鍵詞：貴陽市軌道交通;空調(diào)系統(tǒng);控制方法;整改措施

中圖分類號：U270? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0141-03

Abstract： This paper introduces the composition and working principle of the air conditioning system of the electric bus of Guiyang Metro Line 1， and analyzes the control method and algorithm of the current air conditioning system in refrigeration， heating and automatic mode. Through the analysis and investigation of the passengers and the site， it is found that the current control method has such problems as uneven temperature， high temperature in winter， poor ventilation， etc. In view of the above problems， rectification measures are proposed.

Keywords： Guiyang rail transit; air conditioning system; control method; rectification measures

1 空調(diào)系統(tǒng)概述

1.1 工程簡介

貴陽市軌道交通1號線為貴陽市城市軌道交通骨干線，始于下麥西站，沿西北-東南向敷設，終點于場壩村站，1號線線路全長34.308km。

貴陽市軌道交通1號線采用四動兩拖六節(jié)編組B型車，M車為無司機室的動車，Mp車為無司機室?guī)茈姽膭榆?，Tc車為有司機室的拖車。

1.2 空調(diào)組成

空調(diào)機組采用單冷變頻空調(diào)，制冷能力為29kW，主要部件包括送風道，廢排裝置，排水裝置，回風裝置、客室電加熱器、控制盤等，可滿足車輛通風、制冷、采暖、緊急通風等。

1.3 空調(diào)控制原理

溫度控制模式：

車輛空調(diào)系統(tǒng)控制優(yōu)先采用集中控制。啟動列車后，操作DDU屏上的“自動”按鈕來運行空調(diào)。在DDU上的客室空調(diào)界面設有“自動”、“手動”、“通風”、“停止”、“新風閥關閉”、“本車空調(diào)啟動按鈕”6個功能軟按鈕，且設有溫度調(diào)節(jié)軟按鈕（19℃～27℃，每2℃一個整數(shù)值），可以集中開啟/關斷空調(diào)和設定空調(diào)工作模式，“自動”、“手動”、“通風”指令均可開啟客室空調(diào)。

（1）DDU設定為“自動”模式時，客室空調(diào)根據(jù)UIC553曲線自動設定客室溫度，自動進行預冷、制冷、制熱、通風工況。

“自動”模式控制方式如下：

當Ta_out≤16℃時：空調(diào)機組運行制熱;

當16℃

當Ta_out≥19℃時：空調(diào)機組運行制冷。

制冷：（根據(jù)UIC553曲線設定）

當16℃

當Ta_out≥19℃時：Ts=22℃+0.25℃（Ta_out-19℃）

制熱：

當Ta_out≤16℃時：空調(diào)機組運行制熱。

（注：Ts為設定溫度;Ta_out：車外環(huán)境溫度）

（2）DDU設定為“手動”模式時，司機可以從19℃～27℃（每2℃一個整數(shù)值）五個整數(shù)值中手動選擇所有客室的制冷目標溫度。

（3）DDU設定為“通風”模式時，客室空調(diào)執(zhí)行通風工況。

（4）當按“停止”時將關閉客室空調(diào)。

（5）在任何模式下，當隧道內(nèi)發(fā)生火災時，司機可操作“新風閥關閉”按鈕關閉空調(diào)新風門防止煙霧進入客室。

（6）當按下“本車空調(diào)啟動按鈕”時，客室空調(diào)將只有激活端Tc車的兩臺空調(diào)以自動模式開啟、運行。

2 空調(diào)系統(tǒng)服務現(xiàn)狀

自從2018年12月1日，貴陽地鐵1號線全線試運營以來，貴陽地鐵1號線每日平均客流量達到了16萬人次。通過一年多的運營、投訴函以及市民調(diào)查，主要發(fā)現(xiàn)有以下問題：

每節(jié)車廂的空調(diào)溫度不均勻，整車溫度舒適性感受較差;

在冬季乘車時，車廂內(nèi)通風較差，溫度較高;

車廂通風量感受較小。

2.1 舒適性調(diào)查與研究

通過整理分析，發(fā)現(xiàn)空調(diào)檢測計算溫度與車廂內(nèi)實際溫度存在偏差，因此首先對車廂溫度檢測準確性進行測試。

2.1.1 確定客室溫度傳感器位置

現(xiàn)場對客室溫度傳感器位置進行確認，傳感器位于車體中間兩側蓋板內(nèi)，對稱布置。

2.1.2 客室溫度計算公式

Tin-計算后使用的客室溫度;T1-車廂內(nèi)溫度傳感器1檢測溫度;T2-車廂內(nèi)溫度傳感器2檢測溫度;Ta-A空調(diào)回風口傳感器檢測溫度;Tb-B空調(diào)回風口傳感器檢測溫度。

2.1.3 測試結果及分析

（1）在2車和3車中，現(xiàn)場測試布點，機組運行手動制冷設定溫度19℃，測試結果如圖1。（2）在冬季時節(jié)，對上線列車車廂進行溫度普查，機組運行自動模式。

根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析，分析結果如下：對于客室溫度傳感器檢測的溫度T1、回風溫度傳感器檢測的溫度T2、計算出的客室內(nèi)溫度T3、客室實際溫度T4，制冷模下壓縮機運行的情況下，四者關系為：T1>T3>T2>T4，在壓縮機運行階段T2更接近客室內(nèi)實際溫度T4。

制冷模式下壓縮機停機后至啟動前計算出的客室內(nèi)溫度T3<客室內(nèi)實際溫度T4，造成空調(diào)機組壓縮機不能及時開機，導致車內(nèi)溫度偏高、乘客感覺熱;

根據(jù)原程序中客室內(nèi)溫度對制冷系統(tǒng)進行控制，客室溫度存在較大波動，會出現(xiàn)整車溫度偏差較大的問題;

除去機組啟動階段，原程序檢測的客室溫度與實際值存在±2℃以內(nèi)偏差;

1.1m與1.7m上的測點溫差在4K以內(nèi);

自動模式制熱工況下，發(fā)現(xiàn)控制邏輯有缺陷，沒有設置車廂內(nèi)溫度上線，會導致空調(diào)系統(tǒng)加熱器一直處于工作狀態(tài)，導致車廂內(nèi)溫度較高。

3 整改措施及測試結果

3.1 控制邏輯優(yōu)化

根據(jù)2.1的測試結果，對程序進行了以下優(yōu)化：

根據(jù)2.1.2中得到的結論，空調(diào)機組回風溫度T2比客室溫度傳感器檢測的溫度T1更接近車內(nèi)實際溫度，因此將整車車內(nèi)檢測溫度由（車內(nèi)兩個溫度傳感器的平均值×60%+兩機組內(nèi)回風溫度平均值×40%）修正為（車內(nèi)兩個溫度傳感器的平均值×30%+兩機組內(nèi)回風溫度平均值×70%）;

為了保證制冷量輸出持續(xù)性，將制冷溫度開機點改為0.5℃，即檢測室內(nèi)溫度高于設定值0.5℃時，制冷系統(tǒng)即能運行;

車廂兩端的空調(diào)機組壓縮機采用同步控制，保證車廂兩端空調(diào)冷量輸出同步;

在自動模式制熱工況下，增加壓縮機啟動溫度控制邏輯，壓縮機檢測到客室溫度≥22℃啟動，≤20℃關閉，且此時空調(diào)壓縮機處于低頻制冷，保證舒適度;

根據(jù)前期測試數(shù)據(jù)的分析及貴陽的氣候特點，對壓縮機運行頻率的控制參數(shù)進行優(yōu)化，對同一車廂內(nèi)的兩臺空調(diào)壓縮機運行頻率進行獨立控制。

3.2 控制邏輯優(yōu)化后溫度測試

對優(yōu)化后的程序進行測試，2車和3車手動設定19℃，測試結果如圖2所示。

根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析，分析結果如下：

檢測的客室溫度與實測點平均值偏差在±0.5℃以內(nèi);

客室溫度曲線穩(wěn)定，與設定值平均±1℃波動范圍;

對比圖1與圖2的曲線，優(yōu)化控制程序后，客室內(nèi)控溫精度明顯提高;

1.1m與1.7m測點上的溫差在3K以內(nèi)。

控溫精度滿足要求。

3.3 整列車溫度均勻性測試

將整列車程序更新優(yōu)化后的程序，對1車和2車及整車溫度進行測試。

3.3.1 1車與2車溫度測試

1車和2車手動設定19℃，布點將3車測點移至1車，測試結果如圖2所示。

根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析，1車和2車中檢測的客室溫度與實測點平均值偏差在±0.6℃，與圖2中2車和3車控溫精度基本一致。

3.3.2 整車溫度測試

手動設定19℃時，取每節(jié)車廂的中心測試整列車廂內(nèi)溫度T5，測試結果如圖4所示。

根據(jù)對1和2車、2和3車及整列車內(nèi)溫度測試結果對比分析，可知：

（1）控制優(yōu)化后，車輛內(nèi)最大溫差小于1.1℃（最大溫差為表1中16：20，最低出現(xiàn)在4車20.3，最高出現(xiàn)在1車21.4），整列車內(nèi)體感舒適。

（2）車內(nèi)設定在19℃時，車內(nèi)各車廂平均值在20.6℃～20.9℃內(nèi)，因此將車內(nèi)設定溫度采用UIC553的計算基準由22℃改為20℃，此基準的修改能更好適應貴陽的氣候條件。

4 結論

通過對空調(diào)系統(tǒng)的控制邏輯優(yōu)化，空調(diào)系統(tǒng)更好地完成了客室通風與溫度調(diào)節(jié)的功能，滿足貴陽地鐵的運營需求，更好地為貴陽市民服務，為市民提供安全、快捷、便民、綠色的綠色交通。

參考文獻：

[1]GB 50157-2013.地鐵設計規(guī)范[S].

[2]GB/T 7928-2003.地鐵車輛通用技術條件[S].

[3]山東朗進科技股份有限公司.貴陽地鐵1號線電動車組維修手冊[Z].2016.