广州鼎汉轨道交通车辆装备有限公司 广东省广州市 510032
摘要：近些年来，市场经济发展，城市化建设进程加快，交通事业也获得了长足的发展，城市开始出现轨道交通并快速发展。轨道交通车辆中的空调机组冷凝水排放是研究和关注的重点内容，本文就轨道车辆空调机组冷凝水排放的设计要点进行阐述分析。
关键词：轨道车辆；空调；冷凝水；排放设计
引言
随着我国市场经济的不断发展，交通已经成为发展的瓶颈。为适应经济的发展，轨道交通近年得到高速发展，车辆空调系统作为轨道车辆的主要部件，也得到了长足的发展。如果空调机组凝结水排放不畅，凝结水将从空调机组漏入车厢内，将会淋到乘客以及车内设备，会损坏车内设备，导致车辆不能正常运营。
1目前常用轨道车辆空调的结构布置
目前轨道车辆空调的常见布置为安装在车顶的集中单元式空调机组，空调控制单元安装在车厢的电器间。空调机组出风口通过软连接与吊装在车顶的均匀静压风道连接，该均匀静压风道沿车长方向布置，中间为主风道，两侧为静压腔和送风格栅。回风通过车厢过道，从空调机组底部下的回风格栅进入空调机组，完成空气回路循环。空调机组的凝结水排出机组后，进入车辆的排水系统，最终排放到车下轨道中。
2车辆排水系统结构
空调机组的冷凝水通过蒸发器下的供水盘收集。从供水盘收集的冷凝液以两种形式从空调机组外部排出：一是采用集中式排水结构，将排水管从供水盘引出。排水管与安装在车辆上的排水管连接，将水排到轨道上。在车辆的排水管上设置水封。另一种结构是直接在空调单元的水接收板下打开排水出口，从排水板收集的冷凝液直接通过排水口排放到车辆顶部的集水板上。然后通过车辆设置的水管排放到下轨道。
为了保证车辆乘客的舒适度，根据有关铁路车辆标准的要求，在制冷工况下，车厢内的空气维持在干球温度24~28℃，相对湿度50％~70％。车厢内的部分空气作为回风进入空调机组，与从车外进入的新风混合，混合比例约为1：2，其相对湿度通常大于50％，轨道车辆在南方地区运行时其相对湿度更高。混合空气经过蒸发器的翅片时，会析出大量凝结水。据测算29kW制冷量的空调机组产生的凝结水达到16．5kg／h。如果凝结水排放不畅，凝结水将从机组漏入车厢内，将会淋到乘客以及车内设备，会损坏车内设备，导致车辆不能正常运营。
空调机组凝结水进入车厢的主要途径如下：一是被通风机直接从蒸发器表面带入送风风道，另一个是由于蒸发腔的排水不畅，从而机组内部水面升高，在列车的行进过程中，由于振动和冲击，导致凝结水进入风机腔和回风口，从而进入车厢内。因此，空调机组的设计要从以上两个方面进行综合考虑，以防止凝结水进入车厢。
3避免冷凝水从蒸发器进入送风风道设计
为使通风机不会吸入蒸发器表面上的水，不仅要保证水滴的下落高度，还需要保证通风机吸力下水滴的水平位移小于挡水板与蒸发器之间的距离。减少水滴下落到挡水板的时间、使蒸发器迎面风速降低，并增加距离，使水滴不会吸入到通风机中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆减少水滴下落到挡水板的时间也就是说要缩短蒸发器与挡水板之间的距离[2]，提高挡水板的高度，但是会增加阻力，噪声以及风速也都变大。将蒸发器迎面风速进行降低也就是使蒸发器的尺寸、翅片间距增大，或者降低通风量。为使换热面积得到保证，增加翅片间距也就是使蒸发器的外形尺寸变大[3]。空调机组一般是在轨道车辆顶部进行安装的，因此其重量和外形就必须严格控制，但是蒸发器的尺寸以及挡水板距离就很难增加。所以需要科学计算设计，不能对车辆送风需要产生影响，减少机组通风量，科学设计蒸发器与挡水板，避免通风机内部进入蒸发器表面的冷凝水。
4排水盘与排水结构设计
为使排水更加顺畅，就要对排水盘、排水结构进行科学的设计。排水盘的挡水板是有内倾角度的，将防水结构设置在列车运动方向上，避免车辆行驶时出现振动等问题，导致水花飞溅。对冷凝水进行排放时，一般会受到两个作用相反的力，也就是重力和负压吸力，此外，摩擦力、表面张力也会对其产生影响。车辆空调机组运行时，机组的内部、外部是有压力差的，如果贮水高度比较低，重力比较小，重力小于阻止水排放的力，排水盘中的水不能被排出到机组外部。排水盘中的水达到一定高度后，重力大于阻止水排放的力，排水盘中的冷凝水开始排放，其速度为水流速，当重力小于阻止水排放的力，排水停止。所以，排水盘中的排水是间歇性的，由于摩擦力不大，为减少表面张力需要对排水孔的形状进行变化。在设计中，对于机组内外压力差而出现的吸力对排水的影响，需要给予充分研究和考虑。车辆风道会对机组内外压力差产生较大的影响。车辆排水管在与集中排水结构直接连接时，由于车辆上的排水管中已经有了水封，因此负压问题的克服是比较容易的，能够使排水工作顺利推进。但是水封设置会占用很大部分车辆空间，如果出现排水不畅，责任划分不明确，所以一般不会使用这种结构。一般而言，空调机组内的冷凝水都是由空调厂家排出的，这会增加排水口的负压，一般情况下是将密封隔层、迷宫型结构设置在排水口的位置，从而使负压得到有效处理，保证冷凝水能够顺利从排水盘中排出。但在蒸发器的作用下，空气中的灰尘遇水湿润，会变成泥尘，堆积到密封隔层、迷宫型结构中，使得排水管中无法顺利开展。由于迷宫结构是比较复杂的，因此堵塞后的清理工作也存在很大的难度。所以一般对负压排水进行设计时，通常依据双级水封原理。对于第一级水封，依据旁通原理计算旁通的面积，空气流动方向是根据冷凝水高度的变化而发生变化的，从而形成水封，有效解决空气中负压的问题，使冷凝水顺利进入到二级变断面排水管水封中。对于第二级水封，利用变断面排水管，科学计算排水管的直径、封堵面积等，保证满足排水量的实际需要，为形成水封，需要减少动压，并降低风速。第一级水封应该是可以拆卸的，保证清理维护便利。
5城市轨道交通车辆空调系统故障判断
在城市轨道交通车辆空调系统的故障排查过程中，需要采用规范化的方法才能不断缩小故障范围，最后准确找到故障原因从而排除故障。在对电气元件进行检查时，可以观察电气元件周围是否存在烧毁、变黑、裂损或其他异状，从而判断元件是否有故障。电机部件在正常工作情况下与故障情况下会发出不同旋转声音，因此可以根据声音差异判断故障位置，此外当电机发生故障时其线圈温度会有明显升高。当电气设备发生故障时，绝缘烧毁会发出异味。当部件不存在上述明显外部特征时，可以利用万用表检测元件的电压和电流是否处于正常范围内来判断元件是否故障。
结束语
当前上述设计已经得到了实际运用，但是轨道车辆空调机组冷凝水排放问题还有很多地方需要研究，以期望减少能源消耗，有保证排水顺利。
参考文献:
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论文作者:王季清
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/15
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