地铁车辆空调通风系统研究

　　【摘要】本文介绍了地铁车辆空调系统的主要组成及功能特性，重点说明了地铁车辆空调系统的结构和原理。

　　【关键词】地铁车辆 空调系统 

　　随着城市轨道交通的不断发展，地铁已经成为人们日常出行的首选交通工具。而地铁车辆空调系统的作用就是使客室内的温度、相对湿度、空气流动速度及洁净度（主要指尘埃及二氧化碳含量）保持在规定的范围内，为乘客创造舒适的乘车环境。 

　　1.通风系统 

　　通风系统有机械强迫通风和自然通风两种方式。机械强迫通风系统是车辆空调装置中唯一不分季节而长期运转的系统，因此它的质量状态直接影响到旅客的舒适性和空调装置的经济性。一般地铁车辆采用机械强迫通风方式，依靠送风机所造成的空气压力差，通过车内送风道输送经过处理后的空气，从而达到通风换气的目的。 

　　1.1送风机组 

　　送风机组是通风系统的动力装置，其作用是吸入车外新风和客室回风，并将处理后空气加压，通过主风道等送入客室。它通常由一台双向伸轴的双速电机和两台离心式送风机组成。 

　　1.2送风道、回风道、排风道 

　　车顶的二台空调机组，通过与车体相连的两个吸振消音的连接风道，将处理后的空气送到车顶的主风道内。送风道的作用是将经过处理的空气输送到室内。车辆的风道沿车辆方向分为3个，中间大的为主风道，两侧为副风道，主副风道由隔板分开，隔板上设有一系列调整风量的气孔。主风道的空气经隔板气孔进入副风道，使得两侧风道内的气流稳定地送入客室中。司机室的送风量是通过在司机室增压器从副风道中引入，气流方向可以通过位于内顶板上的送风导向器来调节，空气可以直接吹到司机座位区。风道一般用铝合金或玻璃钢制成，在整个风道外表面均覆盖足够厚度的隔热材料，以防止风道冷量损失和结霜。 

　　回风道是用来抽取室内再循环空气的。进入回风风道的空气，一部分通过设于车顶的静压排气孔排至车外，另一部分进入空调机组与吸入的新风混合后，经过冷却、过滤由离心机将其送入主风道，这样就在客室内形成空气循环，达到调节空气温度、湿度的目的。 

　　排风道用以排除车内污浊空气，即排风口与车顶静压排风器间的通道。 

　　1.3新风口、送风口、回风口及排气口 

　　新风口即车外新鲜空气的吸入口。新风口一般装有新风格栅以防止杂物及雨雪进入车内，另外还设有新风过滤网和新风调节装置。新风调节装置由一个24V直流电机驱动新风调节门，调节进入客室的新鲜空气量。送风口是用来向客室内分配空气的。送风口大多数装有送风器及风量调节机构，它不但使客室内送风均匀、温度均匀、达到气流组织分布合理的效果，还可以根据需要来调节送风量的大小，送风口处一般也装有送风滤网。回风口是室内再循环空气的吸入口。正常情况下，客室内一部分空气应作为回风，回风与新风混合前是在客室中被充分循环过的。与新风混合过滤后，通过蒸发器入口进入，应设置调节挡板，用于调节新风、回风的混合量。排风口是用来将客室内废气和多余的空气排出车外。从车内的长椅下，经过墙板后侧导向车顶，由车顶静压排风器排出车外。 

　　1.4紧急通风系统 

　　在交流动力电源失效的情况下，空调系统自动转入紧急通风。紧急通风仅使用空调送风机，由蓄电池提供DC110V电源通过直流交流逆变器供给风机交流电源，该装置提供45min紧急通风。紧急通风为全新风，此时回风阀门关闭，当交流动力电源恢复正常时，空调机组自动转入正常运转状态。 

　　2.制冷系统 

　　现代地铁车辆都设有空调装置，一般每车设有两个集中式的空调单元，分别安装在车顶的两端。为了使车辆的外形轮廓不超出车辆静态限界，特在车顶两端设计了两个专用于安装空调单元的凹坑，在安装空调单元的机座上加装橡胶垫以减小振动的影响。 

　　2.1制冷系统的主要组成部件及作用 

　　压缩机是把来自蒸发器的低温低压制冷剂气体，压缩成为高温高压气体，排向冷凝器，使制冷剂在冷凝器中液化。其作用就是不断从蒸发器吸入制冷剂气体，又不断将制冷剂气体压缩后送入冷凝器，同时维持吸气端和排气端的压力差，和其他主要部件一起来完成制冷剂的相态变化。冷凝器是热交换器的一种，这种热交换器常采用水或空气作为冷却介质。节流装置在制冷系统中的重要作用在于节流降压，当制冷剂液体由冷凝器（或储液器）流出，经过节流装置时，由于节流作用，压力和温度都降低。蒸发器也是一种热交换装置，它的作用与冷凝器相反。制冷剂液体在其中汽化时吸收被冷却物体的热量，使被冷却物体的温度降低，从而实现制冷目的。制冷系统中的“四大部件”中的每一件都有其独特的重要作用，它们在密封的循环系统中，按一定的位置和顺序排列，再由管道连接起来，各尽其责，实现制冷目的。 

　　2.2制冷系统的辅助部件 

　　制冷系统除了“四大主要部件”外，还有储液器、气液分离器、干燥过滤器、流量/湿度指示器、阀件，风压开关，温度传感器以组成完整的制冷系统。 

　　3.加热系统（采暖系统） 

　　考虑到地铁车辆实际运行区域的气候条件，有些设置了专门的加热系统。由新风口引入的新鲜空气及车内循环空气，被机组的通风机吸入并在电加热器前混合，通过电加热器加热，温度升高，再由送风机送入车内风道各格栅，向车内送热风，使温度徐徐上升，并由温度调节器自动调节车内温度，维持车内的一定舒适温度。 

　　4.自动控制系统 

　　地铁车辆空调系统必须在激活端的司机室操作其运行或停机，通过按压设在副司机台的空调“开”、“关”按钮即可开启或关闭整列车的空调机组。 

　　地铁车辆的各空调机组、废排风机及电取暖器的供电均由车载辅助逆变器提供，控制回路由直流变换器提供。同时，直流变换器亦向蓄电池充电，在交流供电失效情况下，由蓄电池向紧急逆变器供电，启动紧急通风装置，蓄电池可维持供电45min。地铁车辆的微机控制系统整体上是一个通过总线连接的多处理机系统，暖通、空调控制系统是它的其中一部分。在每节车厢内，设置一台空调控制柜来控制本车厢内的暖通、空调设备。控制柜内配有可编程微处理控制器，控制器通过总线与车辆监控单元相连，完成空调运行参数和诊断数据与列车的中央控制单元交换。这样，司机就可在司机室触摸显示屏上对全列车的暖通、空调系统进行集中控制。同时，车载计算机系统对暖通、空调系统具有监测及诊断功能。另外，控制器还带有接口，通过该接口，控制器可与便携式电脑进行数据交换并对其内部程序进行修改和更新下载。 

　　5.结束语 

　　地铁车辆空调系统的性能对于乘客乘车环境的舒适性起到决定性的作用。因此在地铁车辆空调系统的设计时，不仅要考虑到制冷量的大小、通风系统的合理性、空气的洁净度而且还必须考虑到紧急情况下的保护措施以及降低空调的能耗和噪声。 

　　参考文献 

　　[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册.北京：中国建筑机械出版社，1993. 

　　[2]章英.车辆设计参考手册（客车采暖、通风与空气调节）.北京：中国铁道出版社，1993. 

　　[3]曾青中.城市轨道交通车辆（空气调节系统）.成都：西南交通大学出版社，2006.8.