盛立芳
中车长春轨道客车股份有限公司
摘要：城铁车辆空调系统在车辆的正常运营过程中起着至关重要的作用，空调可以使客室内的温度、相对湿度、空气流动速度及洁净度保持在规定的范围内，为乘客创造舒适的乘车环境。本文首先具体介绍了空调系统的组成和工作原理，然后详细分析了空调系统的各种控制功能。
关键词：空调系统 列车网络 制冷 制暖 模式 自动
1.空调系统的组成和工作原理
地铁车辆空调系统主要由通风系统、制冷系统、制暖系统和自动控制系统四个部分组成。一般每辆车设有两个空调机组，分别安装在车顶的两端。为了使车辆的外形轮廓不超出车辆静态限界，在车顶两端设计两个专门用于安装空调单元的凹坑，在安装空调单元的机座上加装橡胶垫以减小振动的影响。
1.1 通风系统
通风系统有机械强迫通风和自然通风两种方式。机械强迫通风系统是车辆空调装置中唯一不分季节而长期运转的系统，因此它的质量直接影响到旅客的舒适性和空调装置的经济性。一般地铁车辆都采用机械强迫通风方式，依靠送风所造成的空气压力差，通过车内送风道输送经过处理后的空气，从而达到通风换气的目的。送风机组是通风系统的动力装置，其作用是吸入车外新风和客室回风，并将处理后的空气进行加压，通过主风道等送入客室。
1.2 制冷系统
制冷系统主要由蒸发器、压缩机、冷凝器等组成，使用管道将其连成一个封闭的系统。压缩机是把来自蒸发器的低温低压制冷剂气体压缩成为高温高压气体，排向冷凝器，使制冷剂在冷凝器中液化。其作用就是不断从蒸发器吸入制冷剂气体，又不断将制冷剂气体压缩后送入冷凝器，同时维持吸气端和排气端的压力差，和其他主要部件一起来完成制冷剂的变化。
1.3 制暖系统
空调系统根据车辆运行的地区考虑是否设置制暖功能，南方地区一般不设置采暖装置，北方地区则普遍设置。采暖形式一般是在车内座椅下设置电热器。
1.4 自动控制系统
地铁车辆空调系统必须在激活端的司机室操作其运行或停机，通过按压设在司机台的空调“开”“关”按钮或在人机交互界面操作软按键即可开启或关闭整列的空调机组。地铁车辆的控制系统总体来说是一个通过总线连接的多处理机系统，空调系统是它的一部分。在每辆车内，设置一台空调控制柜来控制本节车厢内的空调设备。控制柜内设有可编程微处理控制器，控制器通过串行通讯与车辆的终端控制单元、中央控制单元相连，完成空调运行参数和诊断数据的交换。
2.空调控制功能
空调控制系统主要实现控制列车空调运行通风、制冷等工况，保证压缩机、风机在正常电压下可靠的工作。对电气系统运行中出现的故障进行诊断、指示并保护，便于检查和维修。空调机组有两种控制方式“集控”和“本控”，可以通过车控器上的触摸屏进行设置。当列车正常运行时，各车控器的触摸屏默认“集控”时，空调机组由司机室集中控制，为集中控制方式。当列车检修或进行调试时，各车控器的触摸屏可以实现对本车辆的空调机组单独控制，为本控方式。
2.1 集控模式
集控模式是指列车网络通过列车总线对空调模式进行设定，实现空调的正常运转。集控模式下设有“手动冷”、“自动”、“通风”、“停止”“手动暖”等模式。空调机组由司机室集中控制时，车控器进入集控模式。
2.1.1手动冷模式
当空调机组收到列车网络发送的“手动冷”模式命令和“温度设定值”后，空调机组进入手动冷模式。手动冷模式下，客室内设定温度通过列车网络进行设定。在初始上电开机，空调机组收到列车网络发送的“手动冷”模式命令后，自动检测是否达到预冷条件，如果达到条件，直接进入预冷模式；进入预冷模式后，空调新风阀关闭，回风阀打开，空调运行在全回风模式，以使客室内温度迅速降低；当车内温度与设定温度差值小于设定值或预冷时间达到设定时间时，将停止预冷进入正常工作状态。
制冷模式下，通风机和冷凝风机均工作，压缩机开始时以高频工作，达到迅速制冷的效果。当客室温度接近设定温度时，降频低功率运行，达到节能和维持温度的效果，冷凝风机根据冷凝器外排管温度适时启停。制冷模式运行图见图1。
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2.1.2自动模式
当空调系统接收到列车网络发送的“自动”模式时，空调工作在“自动”模式。空调通过检测车厢外部温度，自动判定机组的运行模式，同时根据UIC553曲线自动设定客室内目标温度。空调反馈“自动”模式到人机交互界面，在人机交互界面上显示“自动”模式。
2.1.3通风模式
当空调系统接收到列车网络发送的“通风”模式时，空调工作在“通风”模式。通风模式下，空调压缩机和冷凝风机都不工作，只有通风机工作。 空调反馈“通风”模式到人机交互界面，在人机交互界面上显示“通风”模式。
2.1.4停止模式
当在列车网络显示屏上选择停机，则空调在接收到列车网络发送的“空调停止”模式命令后，要求机组部件全部关闭，此时回风阀挡板处于全关位置，新风阀处于全关位置。空调反馈“空调停止”模式到人机交互界面，在人机交互界面上显示“空调停止”模式。
2.1.5紧急通风模式
当空调机组收到列车网络发送的“紧急通风”模式时，或在列车3相380V/50HZ 交流电源故障的情况下，空调机组自动进入紧急通风模式。机组进入紧急通风后，通风机由空调机组内部的紧急通风逆变器供电保持运行，冷凝风机、压缩机等部件停止工作。回风口全关，新风口全开，空调全新风状态运行。当交流电源恢复时，自动转入正常模式运行。空调反馈“紧急通风”模式到人机交互界面，在人机交互界面上显示“紧急通风”模式。
2.1.6火灾模式
当空调机组收到列车网络发送的某车厢“室内火灾”模式信号时，本节车厢空调机组停机，机组部件全部关闭，此时回风阀全关，新风阀全关；当空调机组收到列车网络发送的“室外火灾”模式信号时，整列车空调机组新风阀全部关闭，空调机组运行全回风模式。
2.2 本控模式
本控模式单独通过车控器对空调模式进行设定，本控模式优先级高于集控模式。本控模式也包括手动冷模式、自动模式、通风模式、停止模式、紧急通风模式、火灾模式等，运行模式与集控模式下一致。
3.结语
随着现代空调制冷技术的飞速发展，空调系统的功能也越来越完善。在城铁车辆空调系统设计过程中逐渐细化并改善空调控制功能，可以有效的保证空调系统的功能正常，从而提高乘客的舒适度。
参考文献
［1］王亮. 城市轨道交通车辆系统功能与组成［J］.中国建筑工业出版社, 2017.
［2］何钦波. 制冷装置电气与控制技术［J］.机械工业出版社, 2019.