一种铁路货车空调系统的设计及应用

马冰冰 袁峻萍

摘 要：本文提出一种铁路货车空调系统设计方案并对其进行详细阐述，其主要由空调机组、废排装置、新风装置、风道等组成，为研发快速铁路货车空调系统提供实际参考价值。

关键词：货运;轨道车辆;空调机组

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.043

1 概述

我国是铁路运输大国，铁路货车的发展为铁路运输提供了很大的便利，也为我国工业的发展做出了重大贡献。伴随着我国铁路第六次大提速，客运动车组应运而生，目前已有上千列和谐号、复兴号动车组驰骋祖国大地，而铁路货车的发展仍停留在低速、重载的发展模式。为响应国家建设美丽中国的倡导，绿色物流近年来发展迅速，即在追求经济效益的同时不损害生态环境，实现经济社会发展与生态环境保护的“双轮驱动”，而铁路运输正符合绿色物流发展的需求。为充分发挥我国铁路运输的优势，我国急需一种高速货运轨道车辆，本文提出一种适应于高速货运轨道车辆的空调系统，为研发铁路货车空调系统提供实际参考价值。

2 空调系统设计

空调系统主要由空调机组、废排装置、新风装置、风道等组成，工作区和司机室区域设置空调机组，由风道将送风传输道工作区和司机室区域，为随车人员和司机提供舒适的环境。货仓区在车体侧顶处设置4个新风装置，车下设备舱设置1个废排装置，废排装置由车辆网络根据车内温度进行控制，保证货仓区正常的通风需求。

2.1 空调机组

空调机组采用顶置单元式结构，集制冷、制热、新风、废排、主动式压力保护为一体，具有体积小、重量轻、结构紧凑、检修方便等优点。空调机组主要由全封闭型立式涡旋压缩机、室内通风机、冷凝风机、废排风机、新风高压风机、废排高压风机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、干燥过滤器、气液分离器、高低压开关、机组电加热器等构成。

（1）压缩机。每台空调机组采用2台全封闭型立式涡旋压缩机，运行平稳，振动噪声小，通过两台压缩机工作状态组合，可实现空调机组多级能量控制，即25%、50%、75%、100%。两台压缩机可实现顺序起动、均衡工作，运转台数及各压缩机工作状态可根据负荷大小进行控制。（2）蒸发器、送风机。蒸发器采用亲水膜铝翅片套内螺纹铜管结构，便于清洗、保养。蒸发器下部设有接水盘及排水管，可顺利地将冷凝水排至车下。蒸发风机为离心式结构，电机设有过载、短路及缺相保护等保护功能。（3）冷凝器、冷凝风机。冷凝器采用亲水膜铝翅片套内螺纹铜管结构，换热效率高，便于清洗、保养。冷凝器框架使用不锈钢材质，具有良好的耐腐蚀性能。冷凝风机为轴流式结构，电机设有过载、短路及缺相保护等保护功能。（4）高、低压压力开关。系统中设置高、低压压力开关，当制冷系统的排气压力过高或吸气压力过低时，停止压缩机的运转，以保护压缩机。（5）膨胀阀。当高压高温的制冷剂液体流经膨胀阀时，起到节流降压的作用，使高压高温的制冷剂液体变成低压低温的汽液混合的制冷剂。（6）干燥过滤器。制冷系统管路设有干燥过滤器，对制冷剂进行干燥、过滤。（7）高压风机。新风、废排高压风机静压高，满足行车时的车外压力波动要求。（8）机组电加热器。电加热管外附散热片，散热效率高，同时设两级温度保护。

2.2 废排装置

废排装置吊挂在车下设备舱内，列车网络通过设置在货仓区的温度传感器，根据车内温度控制其启停，实现货仓内空气流通。

2.3 新风装置

新风装置主要由格栅、雨水分离器、连接风道等组成。

2.4 风道

风道设置在车顶，将空调送风传输到工作区和司机室。风道材质采用玻璃钢，可降低整车重量。

3 空调系统设计参数

环境温度：-40℃～+40℃;相对湿度：≤95%;海拔高度：≤2000m;制冷量：10kW;制热量：10kW;空调新风量：150m3/h;循环通风量：1800m3/h;制冷剂：R407C。

電源：主回路：3相AC380V 50Hz;控制回路：DC100V。

4 结束语

本文从空调机组系统设计出发，综合考虑结构、性能、运用维护等方面因素，提出一种轨道货运车辆空调系统设计方案，具有如下特点：

（1）空调整体单元式结构，高度集成化，具有制冷、制热、新风、废排、主动式压力保护功能，结构紧凑，体积小，便于安装及检修。（2）遵循冗余设计原则，采用双回路制冷系统和多组电加热，保证一个系统故障时仍能维持机组运转。（3）采用环保型制冷剂，减小对环境的损害。（4）制冷能力多级调节，提高舒适性，降低功耗。

该方案特别适应于动力分散式高速列车，智能化程度高、车内环境舒适性高，为轨道车辆空调系统设计提供一种思路。

作者简介：马冰冰（1988-），男，河南人，工学硕士，工程师，研究方向：轨道车辆空调系统。