关键词：CR400BF；人体舒适度；压力波控制
1 概述
高速动车组涉及当今世界诸多高新技术领域，是铁路客车的核心技术和标志性装备，具有舒适、安全、环保等显著特点。中国在“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的基本原则和“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术方针指导下，成功引进了国外先进的动车组技术，形成了具有中国标准的高速动车组技术体系。
新一代高速动车组以“高速、舒适、时尚”为突出特点，其中“舒适”是乘客最直观的感受，车厢内空气的温度、湿度、压力等都是直接影响人体舒适感的主要因素。随着列车速度的提高，车厢内的压力成为研究列车舒适性的重要指标之一。当列车穿越隧道或两车交会时，车外会产生巨大的压力波动，传入到车厢内的压力波会使乘客感到不舒服，轻则压迫耳膜引起耳胀耳痛，重则头晕恶心，关系到乘客的身心健康。
2 研究现状
为了研究气压波动时人体的舒适度情况，日本、英国等高速列车技术较为发达的国家进行了一系列的深入研究。当前主要采用两种方法来评价压力波动环境下的人体舒适度：一种是用压力变化量和压力变化速率这两个指标进行评估；另一种是通过对某一时间段内的压力变化量进行考核来完成评估。各个国家则根据本国的线路条件、工作环境以及试验结果等具体情况，制定了适合本国的人体舒适度评价标准。普遍使用第一种评价方法进行系统设计和试验鉴定，标准如下：最大压力变化量为1000Pa，最大压力变化速率为300Pa/s～400Pa／s。
我国现有标准如下：
（1）时速达到200km/h以上的车辆，静止状态下，车辆所有对外的孔洞处于正常状态，所有于空调通风、废排相关的通风机全部启动，车内应保持在正压10Pa以上；
（2）当要求有压力保护时，车辆和空调装置应保证车内不会发生急剧的压力变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆车辆内部应满足以下条件或由供需双方商定确定：
①ΔP/ΔT≤500Pa/s，其中ΔP/ΔT为每单位时间的压力变化；
②ΔP≤800Pa/s，其中ΔP为3秒内的最大压力变化；
③ΔP≤1000Pa/s，其中ΔP为10秒内的最大压力变化；
④ΔP≤2000Pa/s，其中ΔP为60秒内的最大压力变化；
3 CR400BF平台动车组压力波控制系统
CR400BF 型动车组客室采用被动式压力波保护方式，当列车会车或通过隧道时，位于头车的两个压差传感器检测到车外的压力波动，并将此信号以电流形式传递给压力波控制装置，压力波控制装置接收到此信息后输出一个电压信号，进而使电磁阀得电驱动气缸动作，同时带动与气缸运动杆连接的风门动作，即将新风和废排压力波风门关闭，从而将车外的压力波动与车内隔绝，此时客室进入全回风模式。
压力波保护系统主要由压差传感器、压力波控制装置、压力波气动风门组成。压差传感器位于头车前部两侧，每个头车 2 个；压力波控制装置集成安装在头车，压力波风门集成在各个车厢的新风和废排装置中，分别位于车顶机组两侧新风口和车下设备舱废排单元内。
空调控制器根据新风和废排压力波风门的关闭指令和风门反馈信号来诊断风门故障并形成诊断代码，提高压力波控制系统的可维护性和可靠性。
4 CR400BF平台动车组压力波故障及优化
随着中国高速铁路的发展，近年来我国中西部陆续开通高铁线路，尤其是“石太线”、“西城线”，需要穿过秦岭、太行山脉，出现来“循环隧道”、“长隧道”等极端情况，对高速动车组的压力波系统设计带来了极大的考验。以CR400BF平台动车组为例，该系统满足：①动车组最大车内外差≤4000Pa；②任意1秒内的最大压力变化≤500Pa、任意3秒内的最大压力变化≤800Pa且任意10秒内的最大压力变化≤1000Pa。
CR400BF动车组在石太线运行过程中，乘客反应存在耳鸣现象，通过多次跟踪测试，发现在个别区段出现客室压力波动超标现象，根据测试数据和故障数据分析，确认故障由于动车组通过连续隧道时，压力波风门达到最长关闭时间10 分钟后开启，在打开瞬间车内压力变化超过标准值。同时，空调控制软件在隧道模式强制打开压力波风门时间为5 分钟，此时经过连续隧道，车内压力变化超过标准值，造成耳朵不舒适。
通过对空调压力波保护逻辑优化，即
①调整压力波风门最长关闭时间10分钟后打开时间由5分钟改为1分钟。
②压力波风门达到最长关闭时间10分钟后，各车压力波风门由同步打开，调整为各车压力波风门依次打开（与正常压力波释放时打开顺序一致），降低此时对车内的压力波冲击。
软件优化后，通过测试，客室压力波动符合要求。
4 结论
中国高铁总运营里程已经超过3.5万公里，位居世界第一，具有南北、东西跨度大，运营条件复杂多变的特点，对高速动车组列车压力波保护研发设计和试验鉴定带来巨大考验，希望通过CR400BF平台动车组的压力波故障分析及优化，对新一代高速动车组的研发设计提供更多的理论素材。
参考文献
［1］俞展猷．高速列车舒适度的评价．铁道机车车辆，1999，(2)：1．5
［2］GB/T 33193.1-2016 铁道车辆空调 第1部分：舒适度参数
作者简介：邵建虎(1986-)，男，本科，工程师，长期从事铁路机车车辆空调暖通系统的技研究和工程应用工作。
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论文作者:邵建虎, 马青军
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第19期
论文发表时间:2020/3/16
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