前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的城市轨道交通车辆空调系统控制探讨，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：城市轨道车辆空调系统承担着为乘客的出行提供舒适性服务。在城市轨道车辆中众多系统中与乘客乘车体验密切相关的关键大系统中，空调系统扮演着不可缺少的重要角色。文章就城市轨道交通车辆空调系统控制的设计理念进行介绍，并根据设计经验对城市轨道交通车辆空调系统控制设计给出建议。
关键词：空调系统；空调控制器（ACU）；列车控制与监控系统（TCMS）；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设计概念及需求
空调系统供电电源一般采用三相交流380V，50Hz。车辆级空调控制系统电源一般采用直流110V（注：有些国家或地区的电压制式不同与此，需按照当地电压制式进行适应性设计）。每节车厢设置两台空调机组，也有个别项目每节车厢仅设一台空调机组。一般项目采用一拖二的控制方式，即一台ACU控制两台空调机组；还有些项目考虑控制的冗余性采用一拖一控制方式，即每台ACU控制一台空调机组。空调机组配置4台压缩机、2台冷凝风机、2台通风机及2组电加热器（不同项目配置不同）。
3控制模式
3.1集控模式
集控模式下，每车的空调控制单元ACU与TCMS进行通讯，实现整列车空调系统的控制。集控模式一般用于正常运营模式，通过操作司机台上的空调模式转换开关或在TCMS显示屏上进行选择来实现。集控模式可设定为运行和停止两种模式；也可以根据需要，设定具体的空调运行模式：如自动、手动、通风、停止等，亦可通过在TCMS显示屏对客室温度进行设定。每节车的空调控制单元ACU接受到控制指令后，在微处理器中进行运算处理，再将控制指令直接发给各空调机组，即空调机组按ACU给出的指令要求进行工作。
3.2本车控制模式
本车控制模式下，该节车的空调系统将在本车ACU发出的控制指令下进行工作，并将空调系统各部件的运行状态向TCMS报告。本车控制一般用于对本车空调系统的调试和维护，本车控制式一般包括通风、停止及测试制冷等模式。通风：在ACU的触控屏上，选择“通风”软按键，本车空调机组将执行通风工况。停止：在ACU的触控屏上，选择“停止”软按键，本车空调机组将停止工作。测试制冷模式：空调机组为自动制冷模式，在环境温度为10~19℃时允许运行5min，当环境温度低于10℃，将被禁止使用。测试制冷模式分为以下4种工况：制冷1：按照25%制冷量工况进行工作。此时机组启动通风机、冷凝风机及一台压缩机。制冷2：按照50%制冷量工况进行工作。此时机组启动通风机、冷凝风机及两台台压缩机。制冷3：按照75%制冷量工况进行工作。此时机组启动通风机、冷凝风机及三台压缩机。制冷4：按照100%制冷量工况进行工作。此时机组启动通风机、冷凝风机及四台压缩机。
3.3特殊模式
3.3.1烟火模式
当检测到车厢外部有烟雾吸入到车厢时，空调系统将关闭新风阀，禁止烟雾进入车厢内。当车厢内部有烟雾时，空调系统将保持制冷工况。当车厢内外均无烟雾时，司乘人员可在TCMS屏上进行手动复位，使空调恢复正常状态。
3.3.2除湿模式
在一些冬季比较湿冷的地区，空调系统具有除湿功能。空调机组通过冷却将湿冷空气中的水分去除，再将冷空气通过加热器加热返回到车厢，达到除湿的目的。
3.3.3隧道模式
列车即将进入隧道时，空调系统将关闭全列车新风阀，延时一段时间后，即列车驶出隧道后，全列车新风阀恢复到正常状态。
4减载控制
若车载辅助电源中的一台故障时，那么列车所有的负载将由另一台辅助电源提供，此时空调系统将进行减载。每台空调机组将减少通风机、压缩机及冷凝风机的工作数量，空调系统制冷能力将下降，按照事先核算好负载进行工作。
5紧急通风控制
当线路电源故障时，车载辅助电源将无法为空调系统提供电源，此时车载蓄电池组将提供电源，通过紧急通风逆变器向空调系统提供供电电源，此时空调机组运行在紧急通风状态。紧急通风时间一般为45min。
6顺序起动与压缩机的均衡工作
为避免启动电流对车载辅助电源的影响，全列车的空调系统将按照一定的时间间隔顺序启动每节车的空调机组。制冷模式时，单台机组启动顺序为：先启动机组内的通风机；延时后启动冷凝风机；再延时，工作时间较短的压缩机启动；然后其他压缩机依次启动。除湿模式时，先启动通风机，然后是冷凝风机，之后启动压缩机，最后启动加热器。各机组压缩机启动时，将按每车ACU的要求工况开始工作，ACU将对每台机组的4台压缩机的工作时间进行比较，每次先启动工作时间较短的压缩机，每次先卸载工作时间较长压缩机，以保证压缩机均衡工作。制冷模式停机时，先停工作时间较长压缩机，再停工作时间较短的压缩机，再停冷凝风机，最后通风机停止工作。除湿模式停机时，先停止加热器，之后压缩机停止工作，然后冷凝风机停机，最后停止通风机。
7温度控制
考虑到季节和环境温度的变化，客室内的温度将由ACU自动控制，以使乘客和司乘人员更舒适。内部温度的设定将根据UIC553曲线，按外部环境温度进行自动调节控制。车内标准平均温度保持在设定温度±2℃范围内。如图1所示为车辆外部环境温度和车辆内部设定温度关系图。
8空调系统保护
空调供电电源有过压、欠压及缺相保护，对机组内的各主要部件风机等具有保护功能。压缩机配有过压及欠压保护、高温及过载保护。在制冷量超过预设值时，高低压检测开关将断开，空调控制器ACU将停止压缩机工作，并将故障信息上报给TCMS并记录。
9系统故障处理
空调系统出现故障不能制冷时，系统将提供通风模式，并将故障信息向TCMS报告。
10结语
空调系统是城市轨道车辆中为乘客提供舒适的乘车环境的一个重要的系统，在城市轨道车辆各个子系统中空调系统是属于A类部件，对系统的设计要求非常高。空调系统的设计不仅仅依赖于系统的通风量的计算、风道的排布设计、机组制冷量的设计，还要依赖于空调系统控制的设计。深入了解系统功能需求及各重要器件的工作原理，才能将空调系统的控制设计好。当然每个地区的气候特点不尽相同，对空调系统的要求也不一样，所以针对不同的项目，空调系统还要结合当地的气候特点因地制宜进行设计。
作者:周丹丹 单位:中车长春轨道客车股份有限公司
