李大伟　何开浒

摘  要：文章介绍了贵阳地铁1号线电客车空调系统的组成及工作原理，分析了目前空调系统制冷、制热、自动模式下的控制方法及算法。通过对乘客、现场的分析与调查，发现目前使用的控制方法存在温度不均匀、冬季温度较高、通风不良等问题，针对以上问题，提出整改措施。

关键词：贵阳市轨道交通;空调系统;控制方法;整改措施

中图分类号：U270         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）23-0141-03

Abstract： This paper introduces the composition and working principle of the air conditioning system of the electric bus of Guiyang Metro Line 1， and analyzes the control method and algorithm of the current air conditioning system in refrigeration， heating and automatic mode. Through the analysis and investigation of the passengers and the site， it is found that the current control method has such problems as uneven temperature， high temperature in winter， poor ventilation， etc. In view of the above problems， rectification measures are proposed.

Keywords： Guiyang rail transit; air conditioning system; control method; rectification measures

1 空调系统概述

1.1 工程简介

贵阳市轨道交通1号线为贵阳市城市轨道交通骨干线，始于下麦西站，沿西北-东南向敷设，终点于场坝村站，1号线线路全长34.308km。

贵阳市轨道交通1号线采用四动两拖六节编组B型车，M车为无司机室的动车，Mp车为无司机室带受电弓的动车，Tc车为有司机室的拖车。

1.2 空调组成

空调机组采用单冷变频空调，制冷能力为29kW，主要部件包括送风道，废排装置，排水装置，回风装置、客室电加热器、控制盘等，可满足车辆通风、制冷、采暖、紧急通风等。

1.3 空调控制原理

温度控制模式：

车辆空调系统控制优先采用集中控制。启动列车后，操作DDU屏上的“自动”按钮来运行空调。在DDU上的客室空调界面设有“自动”、“手动”、“通风”、“停止”、“新风阀关闭”、“本车空调启动按钮”6个功能软按钮，且设有温度调节软按钮（19℃～27℃，每2℃一個整数值），可以集中开启/关断空调和设定空调工作模式，“自动”、“手动”、“通风”指令均可开启客室空调。

（1）DDU设定为“自动”模式时，客室空调根据UIC553曲线自动设定客室温度，自动进行预冷、制冷、制热、通风工况。

“自动”模式控制方式如下：

当Ta_out≤16℃时：空调机组运行制热;

当16℃

当Ta_out≥19℃时：空调机组运行制冷。

制冷：（根据UIC553曲线设定）

当16℃

当Ta_out≥19℃时：Ts=22℃+0.25℃（Ta_out-19℃）

制热：

当Ta_out≤16℃时：空调机组运行制热。

（注：Ts为设定温度;Ta_out：车外环境温度）

（2）DDU设定为“手动”模式时，司机可以从19℃～27℃（每2℃一个整数值）五个整数值中手动选择所有客室的制冷目标温度。

（3）DDU设定为“通风”模式时，客室空调执行通风工况。

（4）当按“停止”时将关闭客室空调。

（5）在任何模式下，当隧道内发生火灾时，司机可操作“新风阀关闭”按钮关闭空调新风门防止烟雾进入客室。

（6）当按下“本车空调启动按钮”时，客室空调将只有激活端Tc车的两台空调以自动模式开启、运行。

2 空调系统服务现状

自从2018年12月1日，贵阳地铁1号线全线试运营以来，贵阳地铁1号线每日平均客流量达到了16万人次。通过一年多的运营、投诉函以及市民调查，主要发现有以下问题：

每节车厢的空调温度不均匀，整车温度舒适性感受较差;

在冬季乘车时，车厢内通风较差，温度较高;

车厢通风量感受较小。

2.1 舒适性调查与研究

通过整理分析，发现空调检测计算温度与车厢内实际温度存在偏差，因此首先对车厢温度检测准确性进行测试。

2.1.1 确定客室温度传感器位置

现场对客室温度传感器位置进行确认，传感器位于车体中间两侧盖板内，对称布置。

2.1.2 客室温度计算公式

Tin-计算后使用的客室温度;T1-车厢内温度传感器1检测温度;T2-车厢内温度传感器2检测温度;Ta-A空调回风口传感器检测温度;Tb-B空调回风口传感器检测温度。

2.1.3 測试结果及分析

（1）在2车和3车中，现场测试布点，机组运行手动制冷设定温度19℃，测试结果如图1。（2）在冬季时节，对上线列车车厢进行温度普查，机组运行自动模式。

根据测试数据分析，分析结果如下：对于客室温度传感器检测的温度T1、回风温度传感器检测的温度T2、计算出的客室内温度T3、客室实际温度T4，制冷模下压缩机运行的情况下，四者关系为：T1>T3>T2>T4，在压缩机运行阶段T2更接近客室内实际温度T4。

制冷模式下压缩机停机后至启动前计算出的客室内温度T3<客室内实际温度T4，造成空调机组压缩机不能及时开机，导致车内温度偏高、乘客感觉热;

根据原程序中客室内温度对制冷系统进行控制，客室温度存在较大波动，会出现整车温度偏差较大的问题;

除去机组启动阶段，原程序检测的客室温度与实际值存在±2℃以内偏差;

1.1m与1.7m上的测点温差在4K以内;

自动模式制热工况下，发现控制逻辑有缺陷，没有设置车厢内温度上线，会导致空调系统加热器一直处于工作状态，导致车厢内温度较高。

3 整改措施及测试结果

3.1 控制逻辑优化

根据2.1的测试结果，对程序进行了以下优化：

根据2.1.2中得到的结论，空调机组回风温度T2比客室温度传感器检测的温度T1更接近车内实际温度，因此将整车车内检测温度由（车内两个温度传感器的平均值×60%+两机组内回风温度平均值×40%）修正为（车内两个温度传感器的平均值×30%+两机组内回风温度平均值×70%）;

为了保证制冷量输出持续性，将制冷温度开机点改为0.5℃，即检测室内温度高于设定值0.5℃时，制冷系统即能运行;

车厢两端的空调机组压缩机采用同步控制，保证车厢两端空调冷量输出同步;

在自动模式制热工况下，增加压缩机启动温度控制逻辑，压缩机检测到客室温度≥22℃启动，≤20℃关闭，且此时空调压缩机处于低频制冷，保证舒适度;

根据前期测试数据的分析及贵阳的气候特点，对压缩机运行频率的控制参数进行优化，对同一车厢内的两台空调压缩机运行频率进行独立控制。

3.2 控制逻辑优化后温度测试

对优化后的程序进行测试，2车和3车手动设定19℃，测试结果如图2所示。

根据测试数据分析，分析结果如下：

检测的客室温度与实测点平均值偏差在±0.5℃以内;

客室温度曲线稳定，与设定值平均±1℃波动范围;

对比图1与图2的曲线，优化控制程序后，客室内控温精度明显提高;

1.1m与1.7m测点上的温差在3K以内。

控温精度满足要求。

3.3 整列车温度均匀性测试

将整列车程序更新优化后的程序，对1车和2车及整车温度进行测试。

3.3.1 1车与2车温度测试

1车和2车手动设定19℃，布点将3车测点移至1车，测试结果如图2所示。

根据测试数据分析，1车和2车中检测的客室温度与实测点平均值偏差在±0.6℃，与图2中2车和3车控温精度基本一致。

3.3.2 整车温度测试

手动设定19℃时，取每节车厢的中心测试整列车厢内温度T5，测试结果如图4所示。

根据对1和2车、2和3车及整列车内温度测试结果对比分析，可知：

（1）控制优化后，车辆内最大温差小于1.1℃（最大温差为表1中16：20，最低出现在4车20.3，最高出现在1车21.4），整列车内体感舒适。

（2）车内设定在19℃时，车内各车厢平均值在20.6℃～20.9℃内，因此将车内设定温度采用UIC553的计算基准由22℃改为20℃，此基准的修改能更好适应贵阳的气候条件。

4 结论

通过对空调系统的控制逻辑优化，空调系统更好地完成了客室通风与温度调节的功能，满足贵阳地铁的运营需求，更好地为贵阳市民服务，为市民提供安全、快捷、便民、绿色的绿色交通。

参考文献：

[1]GB 50157-2013.地铁设计规范[S].

[2]GB/T 7928-2003.地铁车辆通用技术条件[S].

[3]山东朗进科技股份有限公司.贵阳地铁1号线电动车组维修手册[Z].2016.