中车唐山机车车辆有限公司 河北唐山 064000
摘要：本文首先阐述了空调系统工作原理，接着分析了空调机组运行故障趋势及规律，最后对典型空调故障进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
关键词：动车组；空调机组；运用；故障分析
引言
空调机组是通过对动车组车内空气温、湿度调节和通风换气以获得满意舒适度环境的重要车载设备。由于我国幅员辽阔，各地气候差异大，南方的夏季高温、北方的冬季高寒、西部地区的常年风沙以及春秋季各地的多柳絮和落叶等恶劣环境均对动车组空调机组构成严峻考验，实际运用中因空调故障导致的动车组晚点、停运、旅客投诉等情形屡见不鲜，因此，开展动车组空调机组运用故障分析和研究工作非常必要。
1空调系统工作原理
某动车组客室空调系统主要由空调机组、空调控制柜、风道系统等组成。其空调机组采用车顶单元式结构，每节车车顶端部安装1台客室空调机组。客室空调机组具有制冷、制热、新风、废排、主动式压力波保护等功能，并采用前送风方式，空调机组送风口位于空调机组端部，空调机组的送风口与设在客室顶板上方的送风道连通，客室送风通过空调机组、顶板送风道进入客室侧顶通长送风道，空调送风通过侧顶送风口、窗上送风口进入客室。客室空调回风口和废排口设置在通过台，采用散回方式，回风通过空调机组内部回风道实现循环，废气通过连接在空调机组底部的废排风盒进入空调机组，通过废排风机排出车外，从而保证车内的温度、湿度、气流速度、压力等参数指标，为旅客提供舒适的车内环境。空调机组冷媒循环系统使用涡旋式制冷压缩机，因涡旋式压缩机工作过程仅有吸气、压缩、排气三个过程，所以涡旋式压缩机效率更高，并且噪声低。当低温低压的气液混合冷媒，与通过蒸发器的室内混合空气进行热交换的同时汽化。此时，混合空气的热量被冷媒吸收，温度下降。而汽化后的低温低压气态制冷剂，被涡旋式压缩机压缩成为高温高压气态制冷剂。其后冷凝器对高温高压的气态制冷剂进行冷却，使其成为高温高压液态制冷剂，与被冷凝风机吸入的室外空气进行热交换。最后，节流装置调整制冷剂流量，进一步降压降温使其成为低温低压液态制冷剂。空调系统的控制逻辑是通过若干个温度传感器实现的。动车组每辆车设有若干温度传感器，空调机组分别接收温度传感器检测的温度信息，并将若干个温度传感器测定的温度值平均后所得的车内温度，并结合送风温度，新风温度和制冷/制热设定温度比较，自动选择不同的运行模式，对压缩机进行控制。
2空调机组运行故障趋势及规律分析
2.1空调机组运用故障总体趋势
结合相关课题研究，对2011-2015年发生的各型动车组空调故障大数据进行了收集、汇总，鉴于空调故障模式种类繁多、数据量庞大，这里仅对丧失主要功能、严重影响舒适度的空调机组运用故障进行统计分析，以便掌握其故障规律和趋势，采取切实、有效措施。为客观评价动车组空调机组运用故障变化趋势和规律，采用年度百万公里平均故障率指标对数据进行统计计算，某年度空调机组百万公里平均故障率是指该年度所有动车组空调机组运用故障次数与该年度所有动车组累计走行里程之比，通常以每百万公里平均故障次数作为评价指标。
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图1空调机组运用故障总体变化趋势
由图1可知，空调机组运用故障率2011年相对较高，随后大幅下降并逐渐趋于平稳。上述变化趋势表明：第一，2011年京沪等新线开通，动车组大批量集中上线，由于空调产品运用初期早期故障偏多、运用检修经验不足、故障应急处置不当等原因，导致运用故障率相对较高。第二，随着空调产品运用维修经验的不断积累和产品质量的逐渐稳定，影响动车组运用的空调故障持续平稳走低，2014-2015年度百万公里平均故障率基本稳定在0.02左右，动车组空调总体质量平稳可控。
2.2空调机组运行故障季节性规律
动车组空调机组运行具有很强的季节性特点，如：制冷功能主要在夏季高负荷运转，制热功能主要在冬季使用。为此，将2011-2015年间发生的运用故障，按月度分别统计其发生次数，动车组空调运用故障季节性规律。空调机组运用故障频次在5-9月间出现明显峰值，尤其在７月份左右达到最高值，冬季故障情况不突出。上述规律表明：第一，从5月份开始，全国从南到北陆续进入炎热夏季，动车组空调机组长时间、高负荷运转，发生的故障频次逐渐增多，直至9月份才回落到较低水平。这主要与空调制冷装置结构相对复杂，可靠性较难保证有关。第二，从11月到次年3月全国大部分地区应该处于冬季，空调机组需要启用制热功能，从图1看，运用故障发生频次不高，主要与空调机组加热装置结构相对简单且质量稳定有关系。第三，鉴于上述情况，建议各地动车组检修运用部门在夏季来临之前，组织一次针对空调机组的全面维护和检查，以便降低空调故障率。
3典型空调故障分析
3.1客室无法通风
动车组运行时空调停止运行，客室无法通风，空调不制冷或者不制热。引起该故障的主要原因判断为：380V主断路器漏电保护断开，蒸发风机发生过热、过载、接触器故障或短路故障。处理方法为：重新闭合空调DC110V断路器以重启空调，确认该故障是否再次发生。如故障不再发生，则继续使用并跟踪观察。如重启空调后故障再次发生，测量风机、压缩机电流值、绕组阻值是否正常；检查压缩机压力值是否正常；检查电气线路及电气元件是否损坏。
3.2接触器无法闭合故障
动车组运行时空调相应部件无法启动，空调制冷或制暖能力下降；主要原因：接触器触头卡滞或线圈损坏。处理方法：重启空调，确认该故障是否再次发生。如故障不再发生，则继续使用并跟踪观察。如重启空调后故障再次发生，检查接触器是否出现卡滞；检查接触器线圈是否烧损；检查接触器主触点吸合后辅助触点是否正常导通。
3.3蒸发风机气流检测故障
动车组运行时空调机组停止制冷或停止制暖，或空调机组停机。主要原因：接触器已吸合、断路器没有触发、主电源正常，但没有检测到气流。处理方法：读取故障详细记录，确认保护动作发生时的状况；重启空调，确认该故障是否再次发生。如故障不再发生，则继续使用并跟踪观察。如重启空调后故障再次发生，检查取压管是否有折死弯或脏堵；检查压差控制器和蒸发风机是否有故障，如有故障，使用备品进行更换。
3.4制冷回路低压开关压力故障
动车组运行时空调制冷回路压力故障压缩机停机。主要原因：低压压力故障是由于低压侧压力过低＜0.06MPa。处理方法：检查压缩机电流，如电流偏小，则说明制冷剂有泄漏，需修复制冷系统；检查蒸发器及混合风滤网是否脏堵，如有脏堵，需进行清洗；检查蒸发风机是否有故障，如有故障，更换蒸发风机；检查液管电磁阀是否动作，如不动作，可能为线圈烧损、电磁阀阀体故障或无DC110V控制电，需更换线圈或阀体，重新上电。
4结语
随着中国高速铁路的飞速发展，为实现动车组在复杂的运用环境下安全稳定运行，对动车组检修质量提出了更高要求。空调系统作为高速铁路动车组的主要部件之一，为车辆运营过程中乘客的舒适性、安全性提供了必要的基础保障。动车组在运行中多发生客室空调故障，其中既有空调设备自身的故障，也有检修维护不当产生的故障，严重影响旅客乘车的舒适性。
参考文献
[1]张永东.浅谈动车组夏季空调故障应对方案[J].铁道车辆.2019(04)
[2]韩涛.动车组客室空调系统故障检修分析[J].南方农机.2020(03)