地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)故障分析與措施

黃 幸

（佛山市軌道交通發(fā)展有限公司，廣東佛山 528200）

0 引言

地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)作為車輛的重要組成，其主要承擔著通風、調(diào)節(jié)溫度的功能?？照{(diào)運行情況直接影響乘客的乘坐體驗，在地鐵越來越普及的時代，其受關(guān)注程度也在不斷提升。因此對地鐵車輛空調(diào)運用情況進行分析，降低空調(diào)故障率，優(yōu)化空調(diào)能耗十分必要。

1 主要故障情況

1.1 過往運用情況

該線路車輛在2014 年下旬至2016 年中旬進行了大修作業(yè)，大修后多個車的空調(diào)系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)風壓開關(guān)、送風機接線盒進水問題，如圖1～2 所示；2016 年 1 月-2017 年 11 月，風壓開關(guān)嚴重進水故障18 起，送風機接線盒進水故障7 起；在7—9月天氣炎熱時，問題尤其突出，積水導致故障占空調(diào)故障的85%。分析進水原因主要是波紋管和蒸發(fā)器制冷劑輸入銅管接觸，溫差導致冷凝水產(chǎn)生，并順著波紋管內(nèi)部流至風壓開關(guān)、送風機接線盒。針對該問題，主要措施為對冷凝水進行疏導，對接線盒進行密封，整改后該問題得到解決。

圖1 風壓開關(guān)進水

圖2 送風機接線盒進水

1.2 目前主要故障

在解決進水問題后，現(xiàn)階段主要故障為供風調(diào)節(jié)器、冷卻回路故障、空調(diào)控制板故障、供風溫度傳感器故障（NTC熱敏電阻）等慣性故障。

1.2.1 供風調(diào)節(jié)器類故障

該類故障主要由兩方面引起，一是由空調(diào)控制板的故障引起；二是由供風調(diào)節(jié)器本身故障引起（如風門的旋轉(zhuǎn)方向錯誤、開度行程不足、機械配合部件磨損、電機損壞等）。在檢修過程中，要注意其轉(zhuǎn)軸、行程調(diào)整塊、接線端子等部位的狀態(tài)，對于卡滯、阻值異常等情況及時處理，在調(diào)整后要多次試驗，確認功能狀態(tài)良好，如圖3所示。

圖3 供風調(diào)節(jié)器

圖4 管路泄漏

1.2.2 冷卻回路類故障

該類故障主要原因為檢測故障或制冷劑不足，檢測故障主要由控制板件引起，制冷劑不足，還存在制冷管路破損導致的制冷劑泄漏情況，如圖4所示。

1.2.3 空調(diào)控制板類故障

該類故障近年來一直呈高發(fā)趨勢，主要原因為大部分空調(diào)控制板件使用時間超過10年，屬高齡電子板件，電子板件上的相關(guān)元器件功能老化造成故障。

空調(diào)控制板故障表現(xiàn)形式主要有以下幾種。

（1）正常啟動空調(diào)后有通風但無制冷，此故障多為空調(diào)控制板內(nèi)溫度光耦元器件故障導致。有研究表明，根據(jù)空調(diào)溫度采集原理以及對故障板件的檢測維修，發(fā)現(xiàn)由空調(diào)控制板導致的不制冷故障通常為低壓差線性穩(wěn)壓器LT1121 或光耦HCPL7800失效[1]，如圖5所示。

圖5 空調(diào)控制板溫度光耦

圖6 空調(diào)控制板板載繼電器

（2）啟動空調(diào)后報供風調(diào)節(jié)器故障，此故障多為空調(diào)控制板內(nèi)溫度光耦元器件、板載繼電器等元器件故障導致，如圖6所示。

（3）報通風裝置故障，此故障多為空調(diào)控制板內(nèi)電阻片故障導致，其中電阻片故障包括電阻片阻值異常、電阻片引腳脫焊等，如圖7所示。

（4）啟動空調(diào)后出現(xiàn)空調(diào)圖標打問號，相應(yīng)空調(diào)機組不工作，此故障多為空調(diào)控制板內(nèi)濾波電容故障導致，常見故障原因為濾波電容被擊穿，如圖8所示。

1.2.4 供風溫度傳感器類故障

該類故障主要原因為該部件在架大修沒有進行更換、檢測，大部分運用時間已超10年，目前該部件主要故障為傳感器與插頭接觸不良及熱敏電阻故障。

圖7 空調(diào)控制板電阻片

圖8 空調(diào)控制板濾波電容

2 故障攻關(guān)

針對上述慣性故障，除分析故障原因外，還采取了多種手段、措施對故障進行攻關(guān)，包括優(yōu)化供風調(diào)節(jié)器行程開關(guān)調(diào)整方法、開展空調(diào)控制板專項維修、故障集中排查并處理等手段，以達到有效降低故障率的目的。

2.1 供風調(diào)節(jié)器行程開關(guān)調(diào)整方法優(yōu)化

針對供風調(diào)節(jié)器故障，該線與其他線路進行了技術(shù)交流，優(yōu)化了行程開關(guān)調(diào)整的方法。設(shè)置風門導通位置，將風門在靠近最大位置時導通，然后將風門從最大位置往關(guān)斷方向調(diào)整2～3 小格，要求檢測開關(guān)斷開，調(diào)整后用軟件進行驗證。

2.2 開展空調(diào)控制板專項維修

針對空調(diào)控制板故障，與電子維修部進行合作，推進空調(diào)控制板專項維修項目，主要計劃更換光耦、軸流風扇、繼電器、風扇支架等零部件。現(xiàn)已完成部分列車的空調(diào)控制板維修，并通過周轉(zhuǎn)進行替換，記錄唯一碼，裝車進行狀態(tài)跟蹤。

2.3 故障集中排查并處理

車輛4 月系統(tǒng)修主要內(nèi)容為空調(diào)專項維修，因此針對空調(diào)慣性故障提前進行了部署，包括以下幾項：

（1）提前通過打空調(diào)測試模式進行試驗和故障摸查，并記錄車輛屏空調(diào)故障、實際車廂體感；

（2）對各列車近半年重復空調(diào)故障進行記錄，并安排重點處理，有效防止故障重復出現(xiàn)；

表1 故障摸查情況截取

（3）采購檢漏儀（原來使用肥皂水或泡沫噴劑）對空調(diào)管路、接頭進行泄漏探測，高效發(fā)現(xiàn)泄漏點并及時處理。

2.4 故障率比較

2018 年4 月，空調(diào)系統(tǒng)修集中進行故障排查，發(fā)現(xiàn)冷卻回路、空調(diào)控制板、供風調(diào)節(jié)器、溫度傳感器等空調(diào)故障,2017 年增加約60%。在此后半年中，空調(diào)故障率總體呈下降趨勢，其中冷卻回路、供風調(diào)節(jié)器故障下降約20%，但空調(diào)控制板、溫度傳感器等故障仍然頻發(fā)，總體故障下降約8%。

3 優(yōu)化措施

綜合上述，在采取故障攻關(guān)及故障集中排查后，空調(diào)故障率有所下降，但仍有優(yōu)化空間。此外，據(jù)研究，空調(diào)系統(tǒng)能耗占列車總運行能耗30%以上[2]，節(jié)能也是后續(xù)的重點優(yōu)化方向。

針對空調(diào)故障，后續(xù)優(yōu)化措施如下。

（1）在試點采用檢漏儀后，冷卻回路故障發(fā)現(xiàn)的效率明顯提高，因此在后續(xù)可加大采購檢漏儀，推廣使用，專項修進行檢漏，及時發(fā)現(xiàn)并處理泄漏點。

（2）可在每年系統(tǒng)修專項進行高低壓管壓力檢測，判斷是否需要補加雪種，減少需臨時斷電登頂處理的情況。

（3）供風調(diào)節(jié)器故障有一定改善，但仍不可控，后續(xù)可按周期統(tǒng)一調(diào)節(jié)供風調(diào)節(jié)器，減少需臨時斷電登頂處理的情況。

（4）供風溫度傳感器故障率呈上升趨勢，建議在架大修統(tǒng)一對供風溫度傳感器及其連接插頭進行檢測、更新或進行專項維修。

（5）張永東[3]指出，該動車組通過成立夏季空調(diào)整修小組，負責空調(diào)專項整修以降低夏季空調(diào)故障率，并組織應(yīng)對正線空調(diào)故障，該措施也值得地鐵車輛參考；關(guān)政[4]指出，夏季、冬季空調(diào)的工況存在差異，出現(xiàn)的故障情況也有所不同，因此在不同季節(jié)應(yīng)更有針對性、側(cè)重性。

針對節(jié)能，后續(xù)優(yōu)化措施如下。

（1）通過減小回風口蓋板阻力，增大送風喉部尺寸、清洗過濾網(wǎng)等措施，使風機盤管送風量最終滿足節(jié)能運行的要求，增強了風機盤管的送風效果[5]。通過各種方式、手段提升送風效果，以達到節(jié)能的目的。

（2）董書蕓[6]指出，冬季工況為寒冷地區(qū)地鐵通風系統(tǒng)的節(jié)能重點，可實現(xiàn)較大程度的節(jié)能。目前，該型列車空調(diào)溫度旋鈕置于“自動”位時，空調(diào)按UIC553溫度曲線計算的溫度值進行制冷；當將空調(diào)溫度旋鈕置于19 ℃、21 ℃、23 ℃、25 ℃、27 ℃時，空調(diào)按設(shè)定的固定溫度值進行制冷[7]。UIC553設(shè)定點曲線定義為：

當外部溫度 （text） ＜19 ℃ ，設(shè)定值t=22 ℃ ；當text ≥19 ℃ ，設(shè)定值 t=22+0.25 （text-19）。

在冬天時，在外部溫度低于19 ℃時，空調(diào)設(shè)定值22 hC，該溫度偏低；可考慮在溫度較低的一段時期內(nèi)將列車溫度統(tǒng)一設(shè)置為25 ℃，減少空調(diào)制冷啟動。

（3）周陽[8]指出，定新風量運行會造成能源的浪費，根據(jù)載客量變化改變新風量大小是可行的節(jié)能措施，而且在冬季變新風量會有更大的節(jié)能潛力。目前地鐵空調(diào)普遍為定新風量，可考慮在后續(xù)進行變新風量的研究。

4 結(jié)束語

本研究通過檢修方式的優(yōu)化及對重點故障的攻關(guān)，包括采用多種方式、手段進行故障排查、處理，開展專項修、故障攻關(guān)等，有效減低了重點故障的故障率及空調(diào)的整體故障率。最后，在研究的基礎(chǔ)上提出了后續(xù)空調(diào)系統(tǒng)檢修方式及節(jié)能降耗的優(yōu)化措施。