复兴号动车组空调系统设计优化及应用

摘 要：复兴号动车组正式投入运营，标志着我国高铁进入新时代。本文主要针对复兴号动车组空调系统进行分析，从设计、检修、维护等方面对空调系统的设计优化进行阐述。

关键词：复兴号动车组；空调系统；设计优化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.042

中国速度一日千里，日新月异，经过数十年的发展，中国高铁已经成为了我国对外的金名片，被成为中国“新四大发明”之一。作为高铁的重要组成部分，空调系统直接影响旅客的舒适性。

1 复兴号动车组空调系统概述

复兴号动车组空调系统主要由客室空调机组、控制柜、废排装置、压力保护系统、司机室空调机组、司机室暖风机以及风道系统组成。空调系统可通过集控、本控实现客室内温度调整，具有全冷、半冷、全暖、半暖、预冷、预热、通风、应急通风等功能。

空调系统制冷、制热时，由回风道吸入车厢内空气与新风混合，通过空调过滤器，与换热器/电加热器进行热交换，形成冷/热风送入客室，用于调节客室内的空气温度、湿度、气流速度、空气清洁度等，为旅客提供舒适的车内环境。

2 复兴号动车组空调系统设计优化

从2007年起，CRH2A系列动车组开始在中国大地驰骋，中国铁路开始走进新的发展蓝图。经过数十年的发展，2017年6月26日，由中国铁路总公司组织研制、具有完全自主知识产权的复兴号动车组正式在京沪高铁运行，开启了中国标准动车组时代。

为适应我国地域广阔、环境复杂等情况，优化动车组运用维护过程中发生的问题，复兴号动车组空调系统较CRH2A系列动车组有较大优化改进。

2.1 轻量化设计

CRH2A系列动车组每节车厢车下安装2台客室空调机组、1台换气装置，通过连接风道与设置在车内的风道相连接。每台空调机组重量为770kg，换气装置（含逆变器）重量为360kg。复兴号动车组每节车厢安装1台车顶单元式空调机组，重量为850kg；车内安装1台空调控制柜，重量为75kg，车下安装一台废排装置，重量为77kg。

以8编组动车组为例，复兴号动车组客室空调系统设备（不含风道）较CRH2A系列动车组减重为：（770×2+360﹣850﹣75﹣77）kg×8=7184kg；减重达47.2%。在保证功能要求的前提下，实现了系统轻量化设计。

2.2 空调控制装置优化

CRH2A系列动车组空调控制装置集成于车下空调机组内，由自身逆变器进行控制。车厢内设有显示设定器，采用数码管显示，可以将来自车辆的控制信息传输给空调机组，同时显示空调机组的相关信息，并对故障进行记录。

复兴号动车组空调控制装置由空调控制器、信息显示屏、接触器、断路器、网络接口、手动控制装置等组成，全部集中设置在空调配电柜内。空调控制器有网络通信、控制指令传送、故障诊断、故障信息存储下载等功能；信息显示屏采用液晶屏，可显示空调工作状态、车内外温度和故障信息等。

较CRH2A系列动车组而言，复兴号动车组空调控制装置全部集中在配电柜内，方便检修维护；信息显示更加直观，可清楚显示空调工作状态，各零部件实时信息，具体故障信息等；同时增加手动控制装置，当空调控制器出现故障时，可以通过硬线控制实现空调半冷、全冷、关闭、自动、通风、半暖、全暖工作状态 。

新设计方案不仅方便了动车组检修维护，操作更加人性化，同时增加了冗余设计，保证空调运行可靠性。

2.3 制冷效果提升

CRH2A系列动车组客室空调机组安装在车下设备舱内。

存在问题：空调冷凝进风处位于车下设备舱内，空调冷凝滤网（无纺布）易被粉尘等异物封堵，造成空调冷凝风量降低；在极端高温情况下，地表辐射热导致空调机组冷凝进风温度較高，冷凝效率降低，影响空调制冷效果。

复兴号动车组客室空调采用车顶单元嵌入式安装。

优点如下：空调冷凝进风位于车顶，避开线路异物及地面粉尘，空调冷凝器不易脏堵；同时进风口距离地面较高，降低了地表辐射热对冷凝进风温度的影响，从而提升空调制冷效果。2017年7月份，上海地区最高气温达40.2℃，复兴号动车组客室空调制冷效果良好，未出现制冷不良问题。

2.4 空调冷凝水排水方式优化

CRH2A系列动车组客室空调机组底部设有排水泵，用以将接水盘上的冷凝水排出。若排水泵吸水口脏堵，冷凝水无法排出，将导致空调机组无法制冷，影响旅客舒适性。

复兴号动车组客室空调机组底部设有冷凝水管，采用重力式排水方式直接排出车外，无排水泵。该设计依靠重力作用直接将冷凝水排出，避免了排水故障对空调制冷功能的影响，提高了空调装置的可靠性。

2.5 可维护性提高

CRH2A系列动车组，为避免空调冷凝器及冷凝滤网滤网脏堵影响制冷效果，夏季每2～4天需更换冷凝滤网并清洗冷凝器翅片，此项工作需要耗费大量人力物力。

复兴号动车组空调机组设置在车顶，冷凝进风处的粉尘、颗粒含量降低，仅设置冷凝格栅阻挡异物，未设置无纺布滤网，仅需对空调冷凝器翅片进行清理即可。设计优化后，大大延长了维护周期，减少人力物力的投入。

3 结束语

复兴号动车组空调系统较CRH2A系列动车组有较大优化改进，实现了轻量化设计、解决了极端天气空调装置制冷不良问题，提高了旅客舒适性、方便检修维护、降低检修维护成本。对后续高速动车组空调系统设计应用具有重要意义。

作者简介：刘渠海（1988-），男，江苏徐州人，本科，工程师，研究方向：动车组空调通风系统。