摘要：通过对城市轨道交通运输特点的介绍，提出了一些可供其车辆 空调系统参考的设计方法，以及车内外夏季空气参数的选取依据及计算实例，从轨道交通车辆空调系统的特殊性入手，综合分析我国轨道 交通车辆空调系统技术发展现状，探讨轨道交通车辆空调系统技术发展趋势，为以后轨道交通车辆空调系统技术的革新提供借鉴。
关键词：轨道车辆；空调系统；制冷；发展现状
前言：城市轨道交通车辆空调系统的设计，除要考虑到城轨交通的一 般特点（运量大、快捷、安全、舒适、站点密集、上下车乘客交换频繁、有一定的运行时间段、车辆部件具备较高可靠性）之外，还要考虑以下因素：（1）各城市间城轨车辆运营环境不同。我国幅员辽阔，即使目前规划或在建城轨项目的各城市之间差别也很大，南到广州、北到长春、东到上海、西到西安等气候条件必须予以具体考虑。（2）乘员多，城轨交通线路一般穿越城市中心及商业繁华地带，客流密集。目前十多个城市旅游人口很多，因此除了上、下班时间乘座高峰期，其他时段乘客流量也很大。以下对车辆空调系统各部分分别加以分析。
1轨道交通车辆空调系统特殊性
1.1 城市轨道交通特点：运量大、站点密集、上下车乘客交换频繁、连续运行时间长，要求车辆部件及空调系统具备较高的可靠性。
1.2 轨道交通车辆运营外部环境多变：我国幅员辽阔，气候类型多，列车运营期间，跨越多种不同气候条件的地理区域，室外大气压力、环境温度和太阳辐射强度等变化大，使得列车空调机组处于多变的外部环境中，应考虑空调系统对特殊环境的适应性。
1.3 随着列车的高速化发展，空调装置长期处于高速运行的不稳定外 部环境状态下，车外压力及速度分布直接影响空调设备与周围环境的热交换，进而影响空调机组的性能。
1.4 车厢内部尺寸有限，要求风道布置更为紧凑，风道大多为扁平状，对系统阻力提出了更高要求。
2轨道交通车辆空调机组
2.1 车辆空调系统，一般应达到小型轻量化、耐振性、阻燃性、水密 性、可维护性、耐蚀性、电源协调使用等要求，归纳起来分为三点：（1）小型轻量化：是城轨车辆空调系统的显著特点。由于城轨车辆一般比铁路车辆小，高度低，运载量大，而空调机通常置于车顶部，这样空调机体积重量受到一定限制。所以小型、轻量化是空调机要考虑的一个现实条件 。（2）可靠性高：车辆空调机的耐振性能要好。车辆在运用过程中会产生较大振动，因此车辆空调系统要具备耐振性 能。（3）免维护程度高：安装于车辆上的空调机并不能象地面制冷机组那样，可以给检修、维护人员一个易于检视的环境和空间。根据干线铁路车辆空调的使用经验，在条件允许的情况下空调制冷系统尽量使用单元式、全封闭式制冷循环系统，并提高免维护的元件使用率，尽可能不采用分体式空调机。
2.2 空调控制器控制空调机正常运行，是空调机组的重要组成部分。它在车辆上的使用关键是可靠性、可触及性、自动化程度及电磁兼容性：（1）可靠性：车辆空调控制器的关键元件采用的是质量较好的进 口元件或合资工厂生产的元件，降低了元件的故障率。电路设计经过大量的实际运行验证，可靠性较高。（2）可触及性：由于空调控制器元件动作较频繁，并有较多的空调机保护元件，对它的维护量在空调组中占的比重较大。而且在空调机检修当中，要观察控制器整体的动作情况，以便判明故障原因。因此空调控制器要尽可能布置在检修人员易于触及、易于观察的地方。（3）自动化程度：城轨车辆与铁路车辆运行情况及车辆配置人员不同。通常在城轨车辆运行当中不配制车辆设备巡检员。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这就要求城轨车辆空调系统有较高的自动运行能力，能够在出现问题时自动处理，对非故障问题有自我保护及自我恢复能力。（4）电磁兼容性：车辆的自动化程度越高，车辆设备及信号控制系统电磁环境越复杂，电子部件信号系统要适应此电磁环境。因此空调自动控制器要在预期的电磁环境中能正常工作，且无性能降低或故障，电磁兼容性是要预先考虑的。
3轨道交通车辆空调系统存在的问题
系统设置构成复杂，控制运行不便。特殊运行条件下的适应性问题应对不足。如在高温、高寒、风沙环境下列车的防寒保温、隔热、抗风沙性能的相关研究尚不充分。 系统运行能耗巨大。轨道列车耗电量很大、运行成本很高，空调系统是轨道车辆主要的耗能系统。空调系统环保与健康问题。主要涉及到系统所用制冷剂和空气净化的技术。 目前我国轨道交通车辆主要采用过滤型空气净化器，过滤一些颗粒、粉尘和较大细菌，但对比网眼更小的细菌病毒无效，且大颗粒过滤后有残留，容易堵塞网眼，需经常更换滤网。
4轨道交通车辆空调系统发展展望
4.1 开展耐寒耐高温技术研究，改善列车特殊环境下的运行性能。我 国气候类型复杂，列车跨越的地理条件多变，途径高温、高寒、风沙 区域时，必须考虑特殊条件下系统的安全与节能措施。应提高车辆整 体保温性能，除了以对人体及环境无害、隔热性能良好、便于安装作 为标准选择适用的保温材料外，还应开发新的保温材料。同，改进车体结构，优化局部设计，减小列车冷桥对车体整体传热的影响，避免出现结露现象。
4.2 进行空调系统压力保护技术研究，为高速列车的产业化提供技术支持。列车高速运行过程中不可避免地要产生压力波，传人车内的压力波对旅客乘坐舒适度有重大影响，为了保证乘坐舒适度，就必须对 高速列车空调系统采取良好的压力保护措施。空调系统需要针对空气压力的变化，结合人员的健康要求，提出合理有效的控制标准，并会同有关专业共同解决。在空调系统中，可以通过线路信号、压力表探测系统、清洗模式等方式，启动空调系统的压力保护装置，提高列车乘坐舒适度。
4.3 空调系统净化与环保技术研究，营造环保健康的车内环境。臭氧层不断被破坏和气候变暖是当今人类所面临的两大等待解决的环境 问题。空调制冷设备的运行会导致臭氧层破坏和温室效应，空调系统冷媒替代技术的研发及使用已成为当今该领域的研究热点。我国列车空调用制冷机多采用全封闭活塞式压缩机，冷凝方式为风冷，因此在 替代制冷剂的选择上需要考虑这些特殊因素。
4.4 改进空调系统运行控制策略，目前车厢内空调系统主要侧重于制 热制冷能力设计，以空气温度为控制目标，容易造成车厢内出现冬天过热、夏天过冷的现象，影响乘客乘坐舒适度。从乘客的热感觉出发，以人体热舒适评价体系为基础，研究各运行工况下客室内最佳的中性调节温度及其范围，以及对人体热舒适有重要影响的最佳室内外温差及其范围。
结束语：轨道交通车辆空调系统技术需要总结国内外的实际应用经验，结合新的理念，采用新的技术，改造和提升传统系统方式，加快空调系统技术的更新和进步，并充分结合工程建设具体情况，解决在技术上和运行上存在的不足，实现通风空调技术在轨道交通车辆的科学 理性探索和符合工程实际、满足国家需求的高水平发展。
参考文献：
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[2]张长兴.刘国丹.胡松涛. 青藏铁路旅客列车电加热器在标控温度 下功率变化的研究{J}.铁道运输与经济，2008（02）
[3]沈裕浩.彭彪.丁力行. 列车空调的运行特性{J}.制冷学报，1998（02）
论文作者:杨醒锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/15
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