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摘要：地铁运输系统在我国城市的交通运输中占据着重要的位置，为缓解交通压力、提升城市现代化建设提供了很大的帮助，而在地铁车辆中一个较为重要的系统部分便是空调系统，凭借调控地铁车辆室内环境的作用为地铁发展保驾护航。本文将研究地铁车辆中的空调系统，着重探讨其设计过程中需要注意部分，并就空调负荷计算、机组设计、送风道设计等各方面进行详细阐述，为地铁车辆中空调系统的建设提供一定的参考。
关键词：地铁车辆；空调系统；设计分析
随着经济发展进步，我国城市交通系统也日益完善，其中城市轨道车辆已经成为不可或缺的一部分。其中地铁车辆更是为缓解交通压力、提升运输能力提供了极大的帮助，而地铁车辆在运行过程中有很大的职责是为乘客提供舒适宜人的乘车环境，也是检测地铁车辆是否合格的重要标志。而想要在轨道车辆内营造均匀而稳定的温度、湿度以及风俗和清洁程度，就需要依赖于空调系统。本文的研究重点就集中于实际地铁车辆中的空调系统，就其设计要点进行详细阐述，以更好的为轨道车辆内部环境提供服务。
一、地铁车辆空调系统的基本要求
我国的轨道交通主要以地铁以及单轨式轻轨为主，而地铁车辆的主要形式为铝合金鼓形地铁车辆，列车选择的空调机组通常为车体顶置单元式，在地铁车辆中起着预冷预热以及制冷通风和取暖的功能。按照地铁运行的一般要求，地铁车厢内的车内温度在室外温度为35℃时应当控制在27℃以下，而相对湿度在室外70%时车厢内应当保持在63%以上，以更好的满足车厢内乘客的舒适需求，制冷功率同样的也有要求，应当在37kw以上。在地铁车辆中需要在司机室处设立单独的通风单元以实现司机室与乘客车厢不同的温湿度调节，通过风道使得流动的空气可以从相邻空调机组中引入到司机室从而调节司机室的空气并且考虑到司机本人的具体要求，与乘客车厢区别对待。另外要求列车控制室能够集中控制整列车的所有空调机组并且能够有效应对各种状况实现车厢温湿度调节。空调机组的控制方式选择的是微机控制，采取这种控制方式空调外机可以根据外部环境的即时变化自动化的进行温度调节，而且也可以依据各车厢所对应的温度控制器所设置的温度进行温度的调节，这样室内的温度就可以控制在动态变化的过程，可根据实际情况进行不断地调节。最后，如果出现意外情况如列车断电或者空调控制器发生故障时空调机组由正常运行转换为紧急通风模式，而且这种模式的时间要在45min以上，当故障排除完善之后系统再由紧急通风模式转换为正常模式。
二、地铁车辆中空调系统的设计
空调系统的设计可以基本从三个方面进行，分别是空调通风系统设计、控制系统设计以及紧急逆变系统的设计，这三个系统在整个体系中相辅相成，经过紧密有效的配合调节车辆内部的温度、湿度、通风状况等，来给乘客营造舒适宜人的乘车环境。
2.1空调通风系统的设计
首先在空调通风系统的设计中要进行气流组织的确定，所依据的条件是列车运营情况主要指运行过程中的隧道排风井的位置以及列车车辆对顶置式空调设备的具体要求。在设计过程中气流组织形式可以分为前送下回式、前送侧回式以及前送前回式和下送下回式，在气流组织的设计过程中需要依据地铁车辆的具体结构以及外部环境的具体变化进行气流组织形式的选择与确定。而在我国的地铁车辆中选择较多的是前送前回式。因为这种类型的气流组织形式送风均匀性好，送风过程中车辆内部噪声较小，从而车内的乘客舒适性更高。
其次是要在设计过程中根基环境设计参数以及舒适性参数主要指温湿度、送风量进行空调的负荷计算，从而对空调机组的送风量、制冷量等进行设定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在进行空调制冷量和风量的设计时要注意力度适宜，不能一味的在这些参数上进行提高，因为在地铁车辆内部给空调机组留的空间并不是很多，如果在制冷量、风量上单纯地进行调高就会给空调机组的机械设计以及压缩机选型方面造成很多意料之外的问题，本论文经研究发现，每辆车的空调机组选择制冷量为37kw以及新风量为1300m3/h的空调机组即可满足地铁车辆对车内温度、送风量有效调节的要求。
接下来是送风道的设计，在设计的过程中需要注意的是送风的均匀性，因为地铁中送风道设计的质量是与空调机组的制冷制热效果、送风风速以及车内的噪声控制息息相关的。目前地铁车辆在进行送风道设计时选用的多为条缝式静压均匀噪声风道，有部分车龄选择网孔式送风道和变截面式均匀送风道。其中条缝式均匀送风道主要分为主风道和静压风道，工作时主要通过静压风道的条缝送风口实现给车厢内送风的目的。而在送风口的设计过程中为了满足车厢内乘客对于温湿度等的舒适性要求，需要对气流组织等进行准确的模拟计算并进行配套实验，最终对车厢内的均匀送风实现精确控制。
另外，还需要对司机室空调系统进行相关设计，主要分为两个模式，即司机室空调和通风单元的设计。由于地铁车辆的司机室空调有着独立的控制系统与乘客车厢进行分别控制，而且司机可以对其制冷制热效果进行独立控制，使得司机室环境更加符合司机的习惯。因此空调机组在司机室部分需要单独设置，而这也使得司机室空调的维修成本和安装成本相对较高，通风单元部分对司机室的通风控制也相对较差，因此建议在司机室空调机组的设计时采用司机室通风单元的形式，通过控制司机室的通风效果来使得司机驾驶过程中的舒适性提高，并且能够有效的减小司机室空调设备的设计、维护成本，空调机组的使用寿命也得到提高。
2.2 控制系统的设计
地铁车辆的控制系统主要以微机控制的形式进行，通过这一系统能够使得空调机组在不同的工作模式如制冷、制热以及送风等下可以适当的进行车厢内温度的调节，使得车内温度适宜，同时控制系统还起到诊断空调机组故障并进行信息传递的功能。客室的空调机组控制从两个部分即网络集中控制和本车空调控制两个部分进行，其中集中控制部分是由驾驶显示单元的运行实现的，这一设备能够将控制指令经多功能车辆总线传递到各个客室的空调控制系统，实现对每个客室空调机组的集中控制与管理。而空调的本车控制则是通过每个客室的控制系统实现的，在每个客室控制盘上都设有模式选择和温度调节等开关，模式选择开关可以根据室外环境选择相应的工作模式，而温度选择开关则是选择相对适宜的温度使得车厢内环境舒适。
2.3 紧急逆变系统的设计
紧急逆变装置的主要作用是一旦发生车辆电源故障或者空调控制器故障时，能够通过这一装置在紧急状态下提高紧急通风来使得乘客更加舒适。紧急逆变装置可以在列车故障时将蓄电池提供的DC110V转换为空调通风机能够使用的三相交流电源，司机室的空调通风机也可以使用，通常地铁车辆中的紧急通风时间为45min。
三、结语
综上所述，轨道车辆系统中空调机组系统设计是很重要的，决定着客室以及司机室的温湿度舒适、通风状况是否良好，而其设计主要从空调通风系统、控制系统以及紧急逆变系统三个方面进行，使得空调系统的风量、制冷量等参数符合列车运行的要求，维持车内环境的舒适宜人。
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论文作者:欧延标
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/29
标签：车辆论文; 地铁论文; 空调论文; 机组论文; 司机论文; 空调系统论文; 温度论文; 《防护工程》2018年第35期论文;