仇爽
重庆中车四方所科技有限公司 401133
摘要：伴随着中时代不断进步与城市化建设脚步的加快，给轨道交通带来更高的挑战。因此，轨道交通空调通风系统作为地铁环控系统的核心，历来在地铁设计和规划中占据重要位置。本文对地铁车厢空调通风系统进行优化分区控制，旨在提高乘客乘坐舒适性以及列车运营品质并节约空调能耗。
关键词：地铁空调通风系统；空气质量；舒适性
1空调系统控制概述
空调系统控制方式采用微机控制，其核心部件为Microprocessor（微处理器），根据国际标准《UIC553（国际铁路联盟）客车车厢的通风、供暖和空调》规定的曲线，按外部环境温度实现自动调节控制。本车的空调控制单元（ACU）控制本车的两个空调机组工作；ACU与列车控制及监控系统（TCMS）进行通讯，实现整列车空调和通风系统的控制和监视功能；系统具有完善的保护功能、故障诊断和乘务员支持等功能。
2空调系统制冷原理
制冷循环由压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程组成。它就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发，不断地在蒸发器处吸热汽化，进行制冷降温。当压缩机压缩成高温高压的制冷剂蒸汽进入风冷冷凝器时，经外界空气的强制冷却，冷凝成常温高压的液体，再进入毛细管节流降压变成低温低压的气液混合冷媒，然后进入蒸发器，吸收流过蒸发器的空气的热量，蒸发成低温低压的蒸汽，最后经过气液分离器，被压缩机吸入，完成一个制冷循环。由于制冷剂的沸点低于被冷却空气的温度，所以制冷剂将吸热汽化，由于沸腾吸热时的温度低于制冷对象的温度，制冷对象的热量就传递给了制冷剂，制冷对象的温度就降低，如此不断循环制冷，达到制冷效果。
3轨道列车空调分区系统设计要求
为满足不同乘客的舒适性要求并提高空调系统的可靠性，在设计轨道列车空调分区控制系统时提出以下几点要求：（1）分区空调系统应具备良好的可视性和操作性，方便司机及客服人员操作控制。（2）提高轨道车辆空调分区控制的可靠性和安全性，尽量避免运行故障。另外，列车空调系统应能自动检测故障，同时，司机室应具备显示空调故障代码的功能，方便在故障模式下采取应急措施。（3）为提高乘客舒适性，应通过多空调系统出风口、回风口以及出风口温度、风速进行优化设计，精准控制车厢内温度分布。（4）车厢内设置多个温度传感器，能够实时监测车厢内温度分布情况，进而对空调系统实施主动控制和调节。（5）为实现车厢内温度精准的分区控制，需加大研究力度，并结合乘客对车厢内温度要求的问卷调查及乘客出行规律，使列车空调系统实现动态调节，为乘客出行更加舒适的车厢环境。（6）列车车门、屏蔽门及车厢内应有明确空调温度分布指示牌，提醒乘客根据自身需要选择合适的乘坐区域。
4控制原理
通过对当下轨道交通车辆内部空调控制系统运行实际机械进行深入分析，了解其中的不足之处，结合人们对于热环境的感受状态，合理设计模糊控制，并将其应用到轨道车辆空调控制系统当中，对空调制冷运行进行全面调节，优化车内温度质量，从而提高人们出行感官。以热舒适指标为基础进行模糊控制的过程中，主要是以间接控制方法为主，联系PMV指标针对不同环境变量设定值进行实时控制，这也是实施模糊控制操作中的基础原理。针对城市内轨道交通相关车辆空调系统实施模糊控制中，可以将空气温度当成直接控制参数，随后把车内温度调整为PMV等于零的条件下，对PMV值进行实时计算，判断车内温度是否处于舒适范围。如果不在这一范围，便需要对空调压缩机运行频率进行调节，使PMV值控制在舒适范围中。
5城市轨道交通通风空调系统发展的新趋势
5.1城市轨道交通通风空调多功能设备集成系统
多功能主要体现在地下空间的通风与空调系统进行有机的功能组合，还体现在区间空调和车站空调系统的优化整合。另外，在新型集成系统中，还可将较为先进的自动清洗空气滤芯、风机变频等新型技术应用在集成系统之中，让系统具备更加先进和完善的功能。
5.2智能系统控制，以实现节能降耗
空调系统高能耗一方面是由于设备本身正常运行就要消耗较多的能量，另一方面也是由于不合理的设备控制导致能量的非正常消耗。为改善这一现象，一方面可通过节能降耗设备的研发，另一方面可以在设备控制方面下工夫，比如说根据载客量和当时的环境温度进行轨道车辆车厢内的温度和风量调节，从乘客感受出发而不是以单一的温度和湿度为目标。这种人性化、智能化的控制方案不仅能让车厢内乘客获得更好的乘坐体验，还能起到较好的节能降耗作用。
5.3加强城市轨道交通车辆空调系统检修方法
城市轨道交通车辆日常工作任务繁重，因此在进行空调系统检修过程中需要善于总结检修规律，在确保空调系统检修质量的同时提高检修效率。对于轨道车辆空调系统的检修可以充分利用人的感官，合理依据人的嗅觉、听觉、视觉、触觉及综合感觉对空调系统的运行状态进行判断，对于异常工作的空调系统采取专业测试仪表针对性排查。当空调系统内机构突然停机且不能再次启动时，为空调电气系统发生故障，因此针对此类故障应在电力线路上加强排查。当空调系统不制冷或出风不足时，多为空调系统中的制冷机发生故障，因此应检修制冷系统。当空调系统在运行过程中出现振动或响动时，为空调系统中的可运动机件发生故障，这时需要重点排查通风系统和制冷系统。
5.4运用智能化诊断
5.4.1数据传输
通过以太网或4G网络，作为连通服务器与空调的数据通道。在每个预诊断控制单元配备网络接入设备，通过网络与数据库实时交换数据，支持计算机、平板电脑、手机等终端对空调历史数据和实时运行数据的读取。
5.4.2信息存储与查询
通过对不同数据用途分层存储，提高数据检索速度，减小数据存储占用空间。将冷数据与热数据分别管理，提高数据利用率。存储空调运行程序并实现空调控制程序版本控制，支持车控器对最新控制程序采用FTP协议同步，并提供自动更新允许控制。支持空调零部件信息查询，实现现场维护人员控制，并自动生成日志。
5.4.3数据处理
通过预诊断算法对数据库中的数据进行过滤和分析，找出空调系统运行过程中存在的隐患。
5.4.4信息服务部分
通过信息服务子系统将数据处理结果发送到指定位置和人员，提示空调系统存在的潜在隐患，方便检修人员及时维护。
结语
空调通风系统对于提高城轨车辆运行品质、满足乘客乘坐舒适度要求等方面发挥着十分重要的作用。本文问卷调查结果显示，车厢内站立区对舒适性要求更高。基于此本文设计三种空调系统分区方案，采用地铁空调系统横向分区和纵向控制，旨在有效提高乘客乘坐舒适性，满足不同乘客对城轨车厢内温度的特殊需求。另外，通过对车厢内空调系统进行分区控制系统还可以起到节约空调能耗，进而降低地铁运营成本的目的。当然，通过优化列车空调通风系统实现对车厢内温度精准分区控制，还要加大研究力度，结合乘客对车厢内温度要求的问卷调查及乘客出行规律，使列车空调通风系统实现动态调节，为乘客出行带来更加舒适的车厢环境体验。
参考文献
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