摘要：随着我国科学技术的高速发展，城市现代化建设的进程也在逐渐的推进当中，目前，地铁已经成为了我国重要的一种交通工具，为人们出行带来了诸多便利。在地铁列车车辆空调控制系统进行合理化设计，能够保障地铁的平稳运行，使得人们可以更加舒适的乘坐地铁。为此本文主要针对地铁列车车辆空调控制系统研究与设计进行分析。
关键词：地铁；空调控制系统；温度；空调机组
前言：传统的城市交通能够为人们体用的服务形式有限，同时交通安全系数相比较地铁比较低。地铁作为一种高效率的交通工具，越来越受到人们的喜爱。为了更好的为人们提供良好的交通服务，就需要对其车辆的空调控制系统进行合理化的设计，以此保障车辆内部的舒适温度，使地铁的优势得到进一步发挥。
1 车载空调机组结构以及工作原理
1.1机组的结构
列车空调机组主要由分体式和单元式两种结构类型所组成，两种类型中，分体式结构类型的列车，底部会安装空调控制柜，而在空调的出风口处和车厢顶部的送风口衔接处，需要利用管道进行连接。设计过程中，需要在车厢的内顶板上开孔，以实现送风的功能。一般来说，回风口和回风管道会在车厢的侧壁行李架之下，并且都是沿着列车的长度放向进行布置的。列车的回风，一部分需要经过回风管道抵达车厢的空调机组附近，而一部分则需要返回到列车的空调机组当中，此外还有一部分需要经过排风机顺利的排出车外。这种分体式的空调机组结构上比较复杂，在修理的过程中比较困难，因此在我国的列车上，基本上采用的是单元式的结构类型。
单元式的空调机组主要采用顶置的构造，从空调机组的送风方式上看，需要通过车厢内上部的送风管道将风传输到车厢当中。空调机组下方的回风口，是集中回风的位置。单元式的空调机组，需要将压缩机、冷凝器、节流装置以及蒸发器等各种设备，全部安装在同一个机箱当中，进而形成一个完整的空调机组单元，安装在车厢的上部位置。下图1 为单元式空调机组结构。
图1 单元式空调机组结构
1.2地铁空调机组的工作原理
地铁空调机组中，风力基本上由一台独立的压缩机压缩输出，输出主要分为两路，在风通过了蒸发器、节流阀以及冷凝器之后，便能够形成相应的回路，最终再次回到压缩机当中。在压缩机当中，含有能量调节阀，可以对压缩机的工作状态进行调节。在空调启动回风系统的过程中，其运行模式为平送平回，能够在两端来回送风。在列车当中，还设有专门的回风口以及回风管道，空调在送风的过程中，需要同车厢的顶部送风管道进行连接，之后再将内部气体同外界的新鲜空气结合，完成过滤和冷凝之后，便可以输送到列车的车厢当中。由于列车当中的废气一般来说会大于常压下的空气，为此需要将废排风机安装到列车的外部。
2 地铁列车空调控制系统的整体设计
2.1 硬件设计
在对列车的空调控制系统进行设计的过程中，需要对不同方案的合理性进行对比，确定最终方案。本设计方案中，上位机的功能主要是对数据进行处理、显示以及对历史数据进行相应的处理。而下位机则是需要对现场数据进行采集以及控制。在上位机和下位机的运行中，可以实现信息数据的网络传输，这样就会使列车当中的控制系统在操作方面比较便捷，这样的系统构架上，也能够实现对成本的有效控制，避免一些不需要的数据转换模块出现。
2.1.1 列车空调机组硬件系统的设计
在地铁当中，每一节独立的车厢基本上都会安装两个空调机组。
空调机组安装的目的，是为了对车厢内部空气进行制冷，鉴于机组当中同样含有电加热器，因此还可以实现对车厢内部的供暖。内置的变频装置，能够对空调机组进行有针对性的控制。之后再依据空调系统当中的相关原件，来对车内的实际温度进行控制。空调中的变频装置，能够实现对空调机组的压缩机、冷凝风机以及蒸发风机的变频控制，同时还能够对电加热器进行开断的控制，以此实现对车厢内部温度的调节。
2.1.2 压缩机
压缩机是空调机组当中的核心部件，在运行的过程中，可以通过对压缩机电源频率的调节，来制压缩机的工作状态，进而实现对系统制冷效果的调节。在空调机组的制冷剂循环过程中，压缩机可以很好的让压缩制冷剂以及驱动循环功能实现。
2.1.3 电加热
在冬季来临的时候，由于车厢内部的温度会明显下降，为此这个时候的空调机组的工作频率也会相应的下降。在车厢内的温度在零下2摄氏度以下的时候，需要通过电加热的方式，来提升车厢内的温度。
2.1.4 冷凝风机
在空调的机组当中，安装了两台冷凝风机，在这两台风机运行的过程中，外部的空气会被风机从两侧进行吸入，之后经过冷凝器进行换热。
2.1.5 现场控制器ACCU设计
由于每一个列车上都有两个空调机组，为此需要在每一个空调机组上都安装相应的控制器ACCU系统，以实现对空调机组的有效控制，并对其各种构成部件进行相应的组件调节，从而实现对机组电机的调速控制。
2.2 软件设计
上位机软件设计，属于地铁列车车辆空调控制系统软件设计的要点，因此本部分主要对其设计方法进行了研究。
2.2.1 上位机构成及软件环境设计
为保证上位机功能能够有效发挥，本文采用图2所示的方式对上位机构成情况进行了设计：
图 2 上位机软件控制连接构成
上位机和控制器通过MVB（多功能车辆总线）连接。
2.2.2 软件功能设计
上位机软件共包括登陆界面、可视化界面、监控信息选项卡、系统测试选项卡四部分。不同功能的设计方法如下：（1）登陆界面：用户在启动软件后，可以通过用户名+密码的方式登陆系统，并且可选择记住密码，节约重复登录的时间。此外，为提高司机操作的便利性，设计过程中，还可设置登陆主界面操作按钮。（2）可视化界面：本文所设计的系统软件，可视化界面共包括菜单设置、通讯记录、信号状态、监控信息、报错等内容。当列车发生通信、获得监控信息或运行状态出现异常时，各项信息均可显示到显示屏上，确保工作人员能够及时发现。（3）监控信息选项卡：本设计中，系统软件能够显示的监控信息包括顶部温度、空气阻尼状态等，以及时发现列车运行异常。（4）系统测试选项卡：软件的此项功能在于对系统进行测试，确保其能够满足列车运行条件。
总结：综上所述，在对地铁列车车辆空调控制系统研究与设计分析过程中，需要明确地铁的空调系统控制需求，为了更好的为乘客服务，就需要积极的对空调机组的设计进行分析，从硬件和软件控制两个层面进行分析和研究，利用合理化的结构设计，实现地铁车厢空调的高效运行，确保在运行的过程中车辆的空调制冷和制热过程均能够得到精准的控制。
参考文献：
[1]毛家明. 地铁车辆基地列车出入库管理系统设计与实现[D].西南交通大学,2018.
[2]张晓佳. 地铁列车车辆空调控制系统研究与设计[D].石家庄铁道大学,2018.