CRH1型动车组空调夏季常见故障诊断

目 录前言.1一、铁 路 高 速 动车 组 空 调 试 验 和舒 适 性要 求.31空 调 试 验 情况.32对高 速 动车 组 的 环 境舒 适 性要 求.5二、浅谈CRH1型动车 组HVAC系 统 运 用 中存在的 不足 及改进 建议.81 CRH1型动车 组HVAC系 统 的 组 成、功能 及控制原理.82 HVAC系 统 在运 行 中发现 的 问 题 及改进 建议.13三、CRH1A型动车 组 空 调 冷凝器漏泄故障 分析与改进.171空 调 制冷系 统 的 主要 特 点.172空 调 冷凝器漏泄故障 分析.173空 调 故障 预 防 建议.21四、CRH1动车 组 空 调 故障 应处理 方法.231空 调 控制电 源QF14开关跳 闸，如何处理.232空 调 制冷效果差，如何处理.243空 调 常见 故障 分析.25致 谢.29参考 文献：.30Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计刖舌自 铁 路 第6次大提速 以来，推出了时速200 km、200 km250 km、300 km和350 km等 铁 路 高 速 动车 组。在铁 路 高 速 动车 组 运 用 过 程 中，对空 调 机组、整车 空 调 系 统 和环 境舒 适 性进 行 了一些试 验，验 证 了一些设 计 参数指标，也发 现 了一些问 题。为了使铁 路 高 速 动车 组 的 环 境舒 适 性满足 旅客的 要 求，有必要 对铁 路 高 速 动车 组 的 舒 适 性提出要 求，以利于铁 路 高 速 动车 组 的 发展。铁 道 客车 空 调 机组 不同于地面 固定设 备，列车 运 行 中的 冲击和振动使空 调 机组 管 路 发生 制冷剂漏泄故障 的 几率 远 高 于地面 固定设 备。相 对于传统 客车 的 单元 式空 调 而 言，CRH1A型动车 组 使用 分体式空 调，压缩 冷凝单元位于车 底部，空 气处理 单元位于车 顶，并通 过 制冷管 路 将2个单元联 系 起 来。由 于制冷管 路 太 长,CRH1A型动车 组 空 调 的 制冷剂漏泄故障 率 又远 高 于单元式空 调。目 前,CRH1A 型动车 组 空 调 制冷剂漏泄故障 多发，其中冷凝器漏泄故障 尤为明显，严重 影响 正常的 运 用 工作。第1页 共34页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计CRH1A型动车 组 空 调 夏季常见 故障 诊 断摘要：介绍 了近 年来动车 组 空 调 机组 和整车 空 调 系 统 的 试 验 情况，对动车 组 的 环 境舒 适 性提出了要 求。根据CRH1型动车 组HVAC系 统 的 运 用 实际，结 合 HVAC系 统 的 组 成、功能 及控制原理，分析了 CRH1型动车 组HVAC系 统 在运 用 中存在的 不足，并提出改进 建议 和解 决对策。根据CRH1A型动车 组 运 用 情况，针 对CRH1A型动车 组 空 调 系 统 主要 特 点，对其空 调 冷凝器漏泄故障 进 行 分析，找出引起 故障 的 主要 原因，总结 空 调 冷凝器发生 故障 的 规 律，可作为预 防 空 调 冷凝器故障 的 参考，提出空 调 冷凝器漏泄故障 的 预 防 建议。以三亚动车 运 用 所 为例，总结 了近 几年空 调 出现 的 故障，对故障 的 分析和判断总结 出了特 有的 解 决办法。关键 词：CRH1A动车 组 空 调 试 验 舒 适 性HVAC系 统 控制器 空 调 冷凝器漏泄故障第2页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计一、铁 路 高 速 动车 组 空 调 试 验 和舒 适 性要 求1空 调 试 验 情况铁 路 高 速 动车 组 的 空 调 试 验 主要 包括3部 分：（1）空 调 机组 试 验；（2）整车 试 验 室内静 止试 验；（3）线 路 运 行 试 验。（1）空 调 机组 试 验在4种 型号铁 路 高 速 动车 组 上应用 的 空 调 机组 都 有各自 的 特 点:CRH1型 车 上用 的 是分体式空 调，压缩 冷凝单元安装 在车 下，蒸 发单元安装 在车 上，通 过 制冷管 道 连 接，按照以往空 调 客车 的 制造 要 求，空 调 机组 装 车 前都 应该 经 过 型式试 验，只有验 证 了空 调 机组 性能 完全符 合标准或技术条件的 要 求，才能 装 车 使用。如果空 调 机组 性能 出现 不符 合项，应进 行 改进，对改进 后的 空 调 机组 再进 行 试 验 验 证，直 到完全符 合要 求才允许 装 车 使用。在试 验 中发现 的 主要 问 题 有：1）试 验 标准不统 一。铁 标规 定空 调 机组 制冷温度测点布置 在回风 口和送 风 道 上，测出的 制冷量 是机组 真 正能 向车 厢提供的 冷量。但是有的 标准没有规 定 制冷温度测点布置 的 位置，试 验 时就将温度测点布置 在蒸发器进 口、出口，这 样测试 得到的 制冷量 偏大。由 于采 用 的 标准和对标准的 理 解 不统 一，造 成制冷量 测试 的 偏差很大，在试 验 验 收时产生 不同意见。2）实测制冷量 与标称 值有差别。采 用TB/T1804 2003对某型车 用 空 调 机组 进 行 试 验，制冷量 只有约34 kW,不是标称 的37.21 kW（采 用JIS E 6602 标准，在蒸 发器进 口、出口测试 温度和计 算 制冷量）。同样，某型车 用 空 调 机组 据称 是采 用 美 国标准ANSI/ASHRAE 37 1998,使用 热平衡 法进 行 试 验，但是 在美 国标准ANSI/ASHRAE 37 1998中并没有采 用 热平衡 法的 布置 图。3）空 调 机组 能 效比（EER）低。动车 组 各型车 用 空 调 机组 能 效比大约 为1.6,比普通 速 度客车 空 调 机组 能 效比低。能 效比低可能 与动车 组 运 行 速 度高、风 机 功率 大有关，这 个问 题 需 进 一步研 究 和探讨。如何提高 动车 组 用 空 调 机组 的 能 效比是今后努力的 一个目 标。4）空 调 机组 的 制冷量 调 节。只有CRH2型车 用 空 调 机组 可以采 用 变频 调 节,而 其他车 用 空 调 机组 没有采 用 变频 调 节 技术，制冷量 的 调 节 主要 是全冷、半冷,不能 做到更细 致 的 调 节，这 样，车 厢内温度和相 对湿度就不能 稳 定在一个很小 的 范 围内。（2）整车 试 验 室内静 止试 验目 前已进 行 过CRH1和CRH5的 原型车 试 验 室内静 止空 调 性能 试 验。试 验 遇 到的 首 要 问 题 仍是标准，欧洲技术的 车 基本采 用UIC553 2004客车 的 通 风、第3页 共30页 Document produced by Print2Flash（）湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计采 暖和空 调和UIC 553 1 2005客车 的 通 风、采 暖和空 调 型式试 验标 准，日本技术的 车 没有提供试 验 标准。由 于UIC标准提出的 试 验 项 点比较 全面,符 合人们对舒 适 度的 评 价要 求，对于试 验、了解 和评 价整车 热工性能 是较 好的，建议 采 用UIC 553 2004和UIC553 1 2005进 行 试 验，车 内、车 外有关 参数可以按照合同规 定的 指标进 行 考 核。试 验 中发现 的 主要 问 题 有：1）车 内相 对湿度控制困难。车 内相 对湿度较 难 达 到设 计 规 定的 指标，这 与 空 调 机组 的 制冷量 和冷量 调 节 功能 有关，还 与新风 量、送 风 量 有关，需 要 进 一 步研 究 探讨。2）车 内温度均匀性有待提高。对车 内温度均匀性的 要 求主要 包括:车 内各处 的 温度应均匀，距 地面1.1 m高 度处的 水平温差应W2 C,距 地面0.1 m和 1.7 m高 度处的 垂直 温差应W3笆。由 于送 风 系 统 和回风 系 统 各不相 同，这 些 指标也需 要 合理 设 计 才能 达 到。有些车 辆 设 计 只关注从外观 上看 不到送 风 口和 回风 口，不关注温度均匀性这 个重 要 的 舒 适 度指标，而 旅客更关注的 却是乘坐 舒 适 性。3）有些车 的 设 计 没有很好地保证 车 内正压。对于高 速 车 来说，车 内出现 负 压就意味着 车 内的 空 气质 量 不能 按照设 计 要 求的 指标进 行 调 节，车 门、车 窗、风 挡、通 风 口或排水口等 与外界 连 接的 部 位都 有可能 有空 气进 入，这 些空 气是 没有经 过 空 调 机组 处理 的，既不能 保证 空 气的 洁净度，又扰乱车 内的 温度场，影响温度的 稳 定性和均匀性。因此，保证 车 内一定的 正压是很有必要 的。4）控制装 置 调 整后没有进 行 整车 空 调 系 统 试 验。有些车 的 空 调 机组 控制装 置 所采 用 的 软 件不断升级、改变，使车 内新风 量、温度设 定、温度稳 定性以及 车 内各点的 温差产生 很大的 变化。这 种 情况是由 于没有进 行 整车 空 调 系 统 试 验 造 成的，往往是在运 行 过 程 中碰 到问 题 了，仅就这 个问 题 去解 决，结 果解 决了 这 个问 题，另外的 问 题 又出现 了，造 成不断地修改软 件。（3）线 路 运 行 试 验2008年7月在京津线 对CRH2型车 进 行 北京一天津间 线 路 运 行 试 验，试 验 结 果较 好，但是还 存在局部 送 风 速 度高、有些地方送 风 不足 的 问 题。由 于没 来得及进 行 整车 静 止热工试 验，还 难 以找出问 题 的 原因和解 决办法。因种 种 原 因，其他高 速 动车 组 还 没有进 行 过 空 调 线 路 运 行 试 验。由 于我国没有车 辆 热工 运 行 试 验 室，动车 组 运 行 状 态下的 采 暖通 风 和空 调 性能 只能 在线 路 运 行 条件下 通 过 试 验 得到，建议 在条件允许 时进 行 夏季空 调 制冷和冬季采 暖运 行 试 验。第4页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计2对高 速 动车 组 的 环 境舒 适 性要 求温度车 内温度设 定值(Tic)应符 合GB/T 12817 2004铁 道 客车 通 用 技术条件或 合同的 规 定。车 内平均温度(Tim)变动范 围应W1 C。在距 地面1.1 m高 度 处测得的 室内最大水平温差应W2笆;坐卧两用 客车 和卧车 的 温差应W3笆。车 内上下部 位的 室内最大垂直 温差应W3 Co(2)相 对湿度不论 舒 适 区内的 温度如何，车 内空 气的 相 对湿度应W65%-(3)车 内微风 速舒 适 区内的 风 速 应在规 定的 范 围内，冬季最大风 速WO.35m/s,夏季最大风 速 W0.9m/s o静 止条件下，通 过 送 风 出口的 平均风 速 的 变动范 围应小于风 速 的 20%o(4)空 气量1)新鲜 空 气量 通 过 强制通 风 进 入舒 适 区的 新鲜 空 气量 应符 合表1的 规 定。对于特 定地区、特 定条件所要 求的 额 外新鲜 空 气量，可在采 购 文件中做出说 明。表1 空 调 车 在车 内温度20笆、相 对湿度50%时所需 的 新鲜 空 气量外部 温度(Te)/C 每个座位或卧铺 所需 最低的 新鲜 空 气量/(m3 h-1)Te W-20 10-20 Te W-5 15-5 Te W26 20Te N26 152)循环 空 气如果车 辆 设 计 了可暂时阻 塞(或关闭)新鲜 空 气吸入的 功能，则应确 保该 状 态下 循环 空 气系 统 的 正常运 转(即使在循环 空 气量 下降 的 情况下)o 2.4.3 车 上 饮 食 服务区的 通 风 应通 过 对饮 食 服务区和车 辆 空 调 装 置 的 合理 设 计，防 止气味 传入舒 适 区范 围内。4)紧 急通 风当空 气处理 装 置 不能 确 保新鲜 空 气送 到车 内时，应通 过 其他方式进 行 紧 急通 风,每个定员的 新鲜 空 气量 应不少于10 m3/h o(5)车 内压力1)压力波第5页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计当合同条款要 求有压力波保护时，安装 的 空 调 装 置 应保证 车 内不会发生 过 分的 压力变化(一般 建议 车 内压力变化W200 Pa/s)o在制定相 关标准以前，制 造 商和车 辆 用 户应就具体细 节 进 行 协商。2)车 内压力静 止状 态下，关闭 车 辆 的 所有车 门，开启所有风 机，测量 车 内压力。车 内 压力应符 合合同的 规 定或N10 Pa-(6)控制装 置为了达 到规 定的 舒 适 度参数，每辆 车 都 应安装 控制调 节 装 置。建议 通 过 控 制装 置 独 立 调 节 每个舒 适 区的 温度设 置，相 对于规 定的 车 内温度设 定值，该 控 制装 置 的 最小调 节 范 围为2 C(坐卧车 为-4笆+2 C)。建议 每次使用 控制 装 置 时，将内部 温度值重 新设 置 为标准值。(7)制热和制冷装 置 的 性能1)预 热车 辆 应有预 热功能。预 热结 束时，车 内平均温度应N18笆。预 热时间 与铁 路 运 营 部 门 规 定的 车 辆 使用 场合有关。2)制热在合同、规 范 规 定的 最低外部 温度下，无乘客或太阳 辐 射时，商业性运 营 中的 车 内平均温度应N22 C。3)预 冷车 辆 应有预 冷功能。预 冷结 束时，车 内温度不应高 于标准车 内温度设 定值 2 Co预 冷时间 与铁 路 运 营 部 门 规 定的 车 辆 运 用 要 求有关。4)制冷在合同、规 范 规 定的 最高 外部 温度下，在满载 和有太阳 能 辐 射的 商业运 营 过 程 中，车 内平均温度(Tim)应符 合2.1条的 规 定。(8)补 充条件1)传热系 数(K)动车 组 制造 完成后，应进 行 车 体传热系 数测试。传热系 数测试 适 用 于车 辆 静 止状 态，车 辆 的 传热系 数K应符 合表2的 规 定。通 过 台的 传热系 数K应不 大于表2的 规 定值1 W/(m2 K)o第6页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计表2 静 止车 辆 的 传热系 数K冬季外部 温度/c车 辆 传热系 数K/（W(m2 K)-l)1级2级-10W2W2.5-20W1.6W2.5-40W1.2一2）车 窗 总透 光系 数车 窗 总透 光系 数应W60%-3）新鲜 空 气过 滤装 置 应有新鲜 空 气过 滤装 置，其性能 应满足 铁 道 车 辆 空 调 卫生 的 要 求，可参见GB/T 12817 2004中对车 内空 气含尘量 的 要 求。4）噪声在静 止车 辆 的 舒 适 区内，仅由 空 调 装 置 产生 的 总噪声值应不超 过 表3的 规 定值。表3 空 调 装 置 产生 的 总噪声值夏季外部 温度/C座车/dB(A)卧车/dB(A)餐 车/dB(A)4062606235626062286560625）防 水、雪 和灰尘应采 取一切预 防 措施来限 制冷凝水、雨 水、洗涤剂、雪 和灰尘的 渗透 和滞留，且不会引起 空 调 装 置 发生 任何故障。6）可靠 性、可维 护性MTBF值（故障 平均间 隔 时间）应在空 调 装 置 的 合同、规 范 中规 定。车 辆 和空 调 装 置 的 设 计 应考 虑 用 户的 维 修保养。应方便拆卸相 关 部 件，使定期维 护工作简 便。部 件拆卸应考 虑 其可靠 性和维 护的 周期性。第7页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计二、浅谈CRH1型动车 组HVAC系 统 运 用 中存在的 不足 及改进 建议动车 组 车 内环 境控制系 统 的 目 标是提供一个舒 适 的 工作和旅行 环 境，CRH1 型动车 组 的 车 内环 境控制系 统 称 为供热、通 风 和空 调(Heating Ventilation and Air Conditioning,HVAC)系 统，HVAC系 统 的 设 计 准是基于UIC553(国际 铁 路 联 盟-客车 通 风、采 暖和空 调 规 范，UIC_553 Heating,ventilation and air conditioning in coaches-standard),并参照动车 组 列车 运 用 中室内外温度 和相 对湿度等 参数值，以适 应中国的 环 境。1 CRH1型动车 组HVAC系 统 的 组 成、功能 及控制原理(1)CRH1型动车 组HVAC系 统 的 组 成1)按HVAC系 统 功能 模块论，动车 组HVAC系 统 由 通 风 系 统、制冷系 统、供热系 统、空 气加湿/除 湿系 统、自 动控制系 统 等5个模块系 统 组 成。2)按HVAC系 统 结 构布局论，动车 组HVAC系 统 分司机室HVAC系 统 和客 室HVAC系 统。如图2.1所示，CRH1型动车 组 上各客室HVAC系 统 是分体式的,主要 由 空 气处理 单元(Air-Handling Unit,AHU)和压缩 机-冷凝器单元(Compressor-Condenser Unit,CCU)以及相 关的 连 接管 道、送 风 风 道、电 气 控制装 置 等 组 成。两个废排单元分别位于每辆 车 两个端 部 的 车 顶 棚和车 外顶 板 之间，每个废排单元有2个排风 口。司机室有一个布置 在车 顶 部 的 单元式空 调 机组。1司机室单元式空 调 机组2一乘客区空 气调 节 单元3一废排单元4压缩 机-冷凝器单元5一废排单元图2.1 CRH1型动车 组HVAC系 统 结 构布局图(2)CRH1型动车 组HVAC系 统 的 功能 和工作模式1)HVAC系 统 的 功能将一定量 的 车 外新鲜 空 气和车 内再循环 空 气混合，经 过 系 统 过 滤、冷却或 加热、减湿或加湿等 处理，以一定流速 送 入车 内，并将车 内一定量 污浊空 气排 出车 外，使车 内环 境空 气保持在一定范 围的 温度和湿度，满足 人体舒 适 度要 求。2)HVAC系 统 运 行 概述第8页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计送 风 风 机从AHU两侧吸进 新风 和回风，参见 图2.2。新风 和再循环 风 在经 过 过 滤器之前混合在一起，然后通 过 空 气过 滤器，蒸 发器（分成两部 分）和电 加热器（分成两部 分）。流经 送 风 风 机的 空 气经 过 冷却和除 湿/加热之后吹进 客 室风 道 系 统，分配 到客室中。空 调 单元到送 风 风 道 的 连 接位于单元的 前侧。对 单元的 维 护可以在车 的 外部 完成并且空 器过 滤器也方便维 护。1送 风2新风3回风图2.2送 风 风 机图2.2 AHU轴 流风 机从CCU两侧格栅吸入冷凝器空 气然后将冷凝器空 气从CCU 底侧吹出。第9页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计000252-01C6_61冷凝风 机出风2冷凝风 机进 风 图2.3图2.3 CCU废排单元的 气流。每个HVAC单元包括2个独 立 的 制冷循环（见 图2.4）o压缩 机压缩 来自 蒸 发器的 稍 微过 热的 制冷剂气体，直 到制冷剂气体 饱 和温度高 于室外温度。这 使得制冷气体冷凝在冷凝器内壁上。为了使这 个过 程 不断重 复发生，必需 将所谓 的 冷凝热负 荷 带走。热量 通 过 翅 片 盘 管 传递，一 个强力风 机从室外吸取空 气，室外空 气流经 翅 片 盘 管，吸收冷凝产生 的 热量，温度升高。风 机将加热后的 室外空 气直 接从防 触 摸网 格中吹下来。当所有的 制 冷剂都 在冷凝器中（2）转 变成液体之后，温度将略 微过 冷。（比饱 和温度低c。3K）o这 样可以防 止制冷剂到达 蒸 发器（3）之前就产生 蒸 发，避 免空 调 过 程 中 制冷剂能 量 损失。有可能 发生 过 度冷却现 象，因为制冷循环 中有充分的 制冷剂,所以冷凝器底部 管 路 中含有液态制冷剂。然后液态制冷剂流进 贮 液器（11）,球 阀（18）,过 滤干燥 器（4）,视 液镜（14）和电 磁 阀（20）。恒温膨 胀 阀（7）是一种 流量 调 节 装 置，为蒸 发器（3）提供一定数量 的 制冷剂，制冷剂可以在特 定热况下发生 蒸 发并略 微过 热（大约 比饱 和温度高8K）膨 胀 阀 将制冷剂压力减 小到一定水平，使得饱 和温度低于蒸 发器内的 混合气体温度，这 样制冷剂就会 发生 蒸 发。为了维 持这 种 气化过 程，所谓 的 蒸 发热负 荷 是必要 的，热负 荷 由 通 过 具有足 够翅 片 的 换热器的 空 气流提供，从而 使空 气降 温。有些情况下，所需 冷量 不足，蒸 发温度低于2。，则可以实现 热气旁通 功能。大多数来自 的 压缩 机的 制冷气体是按照上述 的 循环 途 径流通 的,其余的 则沿着 热气旁通 管 路 流通。热气首 先流经 电 磁 阀（19）、球 阀（17）然后进 入细 管（21）o冷量 调 节 器将 第10页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计根据蒸 发压力进 行 工作,经 过 冷量 调 节 器调 节 的 制冷气体流进 气液混合器(22),在这 里 与液态制冷剂混合，对冷量 进 行 自 动调 节。至 此完成整个循环。000252-0106.7图2.4 HVAC系 统 制冷剂循环 路 线第11页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计表2.1 HVAC系 统 制冷剂循环 路 线 各部 件名称No名称数量No名称数量1压缩 机213充注阀22冷勰214视 液镜-湿度指示 器23蒸 发器215单向阀24过 滤干燥 器216吸入气体管 路 上的 球 阀（带有Schrader 阀 门）25低压开关217热气旁通 球 阀26高 压开关218液态管 路 上的 球 阀27膨 胀 阀219电 磁 阀1-2,2-228送 风 机220电 磁 阀1T,2-129冷凝风 机21冷量 调 节 阀210控制冷凝风 机的 压力开关222气液混合器211贮 液器223Schrader 阀412安全阀23）HVAC系 统 的 工作模式根据动车 组 列车 运 行 的 特 殊环 境，HVAC系 统 工作模式可以总结 为两类：正常功 能 工作模式和非 正常功能 工作模式。正常功能 工作模式包括：隧 道 模式（又可称 压力保护模式）；站 台模式；停放模式；正常操作模式（旅客区域）；正常操作模式（司机室）。非 正常功能 工作模式包括：多功能 母线MVB通 信连 接装 置 缺 失模式；防 火 模式（旅客区域/司机室）；功率 降 低模式1（减半工况）；功率 降 低模式 2（只有通 风 工况）。第12页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计（3）HVAC系 统 运 行 控制CRH1型动车 组HVAC系 统 控制模式图如图2.5所示。图2.5 HVAC系 统 控制模式数字控制器FPC和风 门 控制器DI08是HVAC控制系 统 的 核心部 件,FPC主 要 功能 包括：通 过 多功能 母线MVB与TCN进 行 网 络 通 信、温度控制；通 过 接触 器对部 件进 行 操控、气门 控制；通 过MVB进 行 故障 信息交换和故障 记 录；通 过 RS232接口进 行 维 护等。CRH1型动车 组 的 智能 化控制核心TCMS系 统（Train Control and Management System,列车 控制管 理 系 统）通 过 特 定的 网 络 控制协 议 与FPC处理 数据进 行 信息传输，实现 对每辆 车HVAC系 统 的 智能 控制。HVAC 系 统 在TCMS系 统 智能 控制情况下工作模式（包括测试 模式）的 优先工作顺 序 为：1）测试 模式；2）多功能 母线MVB通 信连 接装 置 缺 失模式；3）防 火模式；4）紧 急模式；5）系 统 关闭（HVAC OFF）模式；6）隧 道 模式；7）功率 降 低模式2；8）功率 降 低模式1；9）站 台模式；10）常规 操作模式；11）停车 模式；12）维 护模 式。每辆 车HVAC系 统 的 计 算 机控制系 统 置 于对应车 厢通 过 台区域的 电 气柜中，通 过HVAC系 统 控制面 板上的SA1开关可对本HVAC系 统 进 行 本地控制。2 HVAC系 统 在运 行 中发现 的 问 题 及改进 建议（1）HVAC系 统 正常功能 情况下“隧 道 模式”使用 存在的 问 题1）“隧 道 模式的 使用 环 境当司机接近 隧 道 时，或者 探测到列车 外有烟雾 时，司机按下操控台上的“隧 道 模式”按钮，AHU内的 新风 风 门 关闭，废排单元EXH关闭，系 统 只运 行 回风。第13页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计此功能 的 目 的 是为了避 免含尘空 气或来自 内燃 机车 的 异味空 气或来自 列车 外部 的 烟火进 入旅客区域。同时，也可以确 保乘客区域大气压力保持在正常大气压 力值，避 免在列车 高 速 通 过 隧 道 特 别是长 隧 道 的 过 程 中出现 失压(低于正常大 气压力)状 态，造 成一般 乘客发生“高 原反应”或身 体不适。2)“隧 道 模式”实际 应用 中的 问 题CRH1型动车 组 车 体的 密封性能 相 对较 差，加之我国东南沿海铁 路 温福 线、福 厦线 等 隧 道 较 多，而 且密集，动车 组 高 速 通 过 隧 道 产生 的 正负 压力，使车 内 的 压力波动大，继 而 产生 对旅客耳 膜 等 的 压迫，一定程 度上影响旅客乘坐的 舒 适 度等。这 就要 求司机在列车 快进 入隧 道 前，及时启动HVAC系 统 的“隧 道 模式”,及时断开动车 组 外界 气流，使用 内部 空 气循环，有效减小车 内压力变化。但在 设 计 上，“隧 道 模式”的 使用 操作是要 求司机准确 判断动车 组 进 出隧 道 的 时间,及时手动按压司控台上的“隧 道 模式”开关按钮，即“隧 道 模式”的 启动和停 止都 必须 由 司机进 行 人工操作。且“隧 道 模式”在启动时各风 门 的 开闭 要 相 对 滞后一定时间，加之司机由 于其它工作的 原因会出现 不能 准确 判断和及时按压“隧 道 模式”开关按钮 的 情况，有时进 入隧 道 后才启动“隧 道 模式”，这 样大 大减小了“隧 道 模式”使用 的 有效性。3)“隧 道 模式应用 的 改进 建议在HVAC控制系 统 中增加对“隧 道 模式”启动的 自 动控制模块，自 动控制模 块可以有效应用 既有动车 组 列车 运 行 线 路 的LKJ或GPS数据等，从这 些线 路 数 据中采 集 隧 道 位置、隧 道 长 度以及动车 组 列车 运 行 的 即时速 度等，通 过 计 算 机 计 算 出“隧 道 模式”启动的 精 准时间，由TCMS系 统 通 过FPC对“隧 道 模式”的 开关接触 器进 行 联 动控制，实现HVAC系 统“隧 道 模式”工作模式的 智能 自 动控制。(2)HVAC系 统SA1开关工位选 择在使用 中的 不足1)SA1开关工位选 择功能 现 状每辆 车 客室HVAC系 统 的 控制面 板上都 有一个5位开关SA1,有以下5种 工位选 择：手动-自 动-关闭-测试-强制半冷(早期生 产的CRH1型动车 组 SA1开关只有4种 工位选 择，没有“强制半冷”工况位)。当开关在手动位或 关闭 位时，控制器被 断开，在手动位时，本车 的HVAC系 统 只有通 风 功能；在 关闭 位时，本车 的HVAC系 统 关闭；在测试 位时，本车 的HVAC系 统 自 动执行 lOmin半冷工况；在强制半冷位时，HVAC系 统 按减载 半冷工况运 转1台压缩 机。正常运 用 中，SA1开关都 是在自 动位，由TCMS系 统 对全列HVAC系 统 进 行 第14页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计智能 控制，TCMS系 统 根据采 集 的 数据和预 设 工作模式优先工作顺 序，控制各 HVAC系 统 执行 相 应的 工作模式。2）SA1开关功能 应用 中的 不足根据以上HVAC系 统 的 功能 模式和控制原理，结 合运 用 实际，发现:在HVAC 系 统 本身 各组 成部 件（除 控制元件外）技术状 态都 正常的 情况下，如果发生 以 下事件，则HVAC系 统 主要 的 制冷/制热功能 都 不能 正常使用：1）CRH1动车 组HVAC系 统 的 工作控制是依存于动车 组TCMS网 络 控制系 统，一旦TCMS系 统 在运 行 过 程 中出现MVB总线 通 信故障，也就是全车 的 制冷/制热指令无法通 过MVB总线 传输 至 各车 厢的FPC计 算 机时，HVAC系 统 将会处 于待命状 态，或为“紧 急模式”，HVAC系 统 无法正常工作，只有通 风 功能。2）因为整列动车 组 所有的HVAC系 统 运 行 控制器FPC是通 过MVB总线 网 络 后形成一套可以相 互传输 指令的 有机整体，如果其中某一辆 车 的FPC控制器自 身 发生 故障，将会造 成本车 或故障 车 辆 所在列车 单元组 内的 全部HVAC系 统 无 法正常工作，该 单元的HVAC系 统 只有通 风 模式。3）动车 组 运 用 中，牵 引变流器LCM或辅 助电 源逆 变器ACM因各种 原因发 生 故障 或被 隔 离 时，即HVAC系 统 工作的 供电 电 源容量 不足 时，HVAC系 统 将自 动进 行 降 低功率 运 行，并根据全列动车 组 可以正常使用ACM的 台数，自 动选 择 功率 降 低模式1（减半工况）或功率 降 低模式2（通 风 工况）。（3）HVAC系 统SA1开关功能 的 改进 建议SA1开关还 是改为“本地控制（手动）-全列自 动-关闭-测试”4位开 关，另外增设 一“本地控制”开关SA2,扩展SA1在“本地控制”工位时本车 HAVC系 统 的 工况选 择，只有SA1在“本地控制”工位时，SA2开关才有效，且 仅对本辆 车HAVC系 统 有效。SA2开关设6个工况位：本车 自 动-手动半冷-手 动全冷-通 风-手动半暖-手动全暧，正常在通 风 位。如果发生 以上的MVB总线 网 络 通 讯 故障，可将开关SA2置“本车 自 动”，甩 掉TCMS系 统 对整列HVAC系 统 的 智能 控制，由 本车 的FPC控制器实现 对本车HVAC系 统 的 自 动控制；如果 发生 以上FPC控制器自 身 故障 或供电 电 源ACM不正常时，由 随 车 乘务员根据具 体情况，通 过“本地控制”开关SA2进 行 本地控制操作，人工动态调 节 各车HVAC 系 统 的 工作模式，以满足 应急情况下旅客乘车 环 境舒 适 度的 基本要 求。（3）CCU（压缩 冷凝单元）中冷凝散热器布置 不合理 的 问 题每辆 车HVAC系 统 的 压缩 冷凝单元都 安装 在车 体底架中部，CCU单元的 纵 向中轴 线 上安装2台冷凝风 机，CCU单元的2台冷凝散热器以2台冷凝风 机 为中轴 线 分别对称 安装 在CCU单元的 两侧边 上,即任何1台冷凝器都 对应2台 冷凝风 机。第15页 共30页Document produced by Print2Flash（）湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计1）CCU单元运 用 中的 不足每辆 车HVAC系 统 中相 互独 立 的2个制冷系 统 中的 任何一个系 统 需 要 启动时（半冷工况时），单侧冷凝器相 对布置 的 两台冷凝风 机都 必须 同时启动，这 就 增加了功耗。另外，如果某一台冷凝风 机故障 或是某一冷凝风 机接触 器出现 故 障，或外力造 成某一台冷凝风 扇损坏等，即只有1台冷凝风 机不能 正常工作的 情况下，也会造 成2个独 立 的 制冷系 统 都 无法工作。2）CCU单元冷凝散热器布置 的 改进 建议将CCU单元中两个相 互独 立 的 制冷单元2台冷凝器由 纵 向对称 布置 改为横向 对称 布置，即将安装 在CCU单元同一侧的1台冷凝器改为2组（冷媒管 路 相 连），并对称 安装 在对应的1台冷凝风 机的 两侧，即1台冷凝风 机对应1台（左右2组）冷凝散热器。这 样每辆 车HVAC系 统 的2个制冷单元都 可以真 正 相 互独 立 工作，互不影响，既减小了功耗，也降 低了空 调 的 故障 率，提高 空 调 使用 率 和有效性。CCU单元冷凝散热器布置 建议 改进 前后示 意图如图2.6所 示1、2-压缩 机；1、2-压缩 机I、II-冷凝风 机；I、II-冷凝风 机A、B空 调 冷凝器；Al、A2、Bl、B2空 调 冷凝器 改造 前的CCU结 构布置 图改造 后的CCU结 构布置 图 图2.6第16页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计三、CRH1A型动车 组 空 调 冷凝器漏泄故障 分析与改进铁 道 客车 空 调 机组 不同于地面 固定设 备，列车 运 行 中的 冲击和振动使空 调 机组 管 路 发生 制冷剂漏泄故障 的 几率 远 高 于地面 固定设 备。相 对于传统 客车 的 单元式空 调 而 言，CRH1A型动车 组 使用 分体式空 调，压缩 冷凝单元位于车 底部,空 气处理 单元位于车 顶，并通 过 制冷管 路 将2个单元联 系 起 来。由 于制冷管 路 太长，CRH1A型动车 组 空 调 的 制冷剂漏泄故障 率 又远 高 于单元式空 调。目 前，CRH1A型动车 组 空 调 制冷剂漏泄故障 多发，其中冷凝器漏泄故障 尤为明显，严 重 影响正常的 运 用 工作。1空 调 制冷系 统 的 主要 特 点(1)计 算 机控制CRH1A型动车 组 空 调 的 中央控制器是FPC24,6个客室温度传感器、2个送 风 温度传感器、1个新风 温度传感器、1个回风 温度传感器，实时采 集 温度信号,并反馈 给FPC24,FPC24通 过 计 算 得出本车 厢的 制冷、制热需 求，再由FPC24 控制相 应的 接触 器，启动或停止制冷系 统 和制热系 统。CRH1A型动车 组 空 调 制 冷系 统 拥有2套相 互独 立 的 制冷循环 系 统，当制冷需 求为0时，2套制冷系 统 均不启动；当制冷需 求在50%以下时，2套制冷系 统 相 互交替使用；当制冷需 求 在50%以上时，2套制冷系 统 同 时使用。(2)使用 新型制冷剂CRH1A型动车 组 空 调 系 统 使用 的 制冷剂是R407C,该 制冷剂由HFC32、HFC125、HFC135a各按23%、25%、52%质 量 分数组 成，与R22制冷剂热力学性能 相 似，但对臭 氧层无破 坏，对人体无害，属于环 保型制冷剂。(3)增加储液罐 和热气旁通 管与传统 客车 空 调 相 比，CRH1A型动车 组 空 调 在液路 上增加了储液罐 和热气旁通 管。2空 调 冷凝器漏泄故障 分析(1)CRH1A型动车 组 空 调 冷凝器现 状目 前空 调 系 统 状 况非 常不乐观。2012年春季整修时，将空 调 制冷系 统 整修 作为此次春季整修的 重 点，对CRH1A型动车 组 空 调 制冷系 统 进 行 检查，共查出 145个故障，其中冷凝器漏泄故障10件，占总数的6.90%。随 着 气温升高，空 调 机组 负 荷 越 来越 大，漏泄的 冷凝器数量 也随 之骤 增。相 比其他制冷剂漏泄故 障，处理 冷凝器漏泄故障 工作量 较 大，必须 占用 临修库，将整个压缩 冷凝单元(约700 kg)落 下来后再进 行 处理，严重 影响正常生 产秩 序。第17页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计（2）CRH1A型动车 组 空 调 冷凝器故障 分析1）冷凝器惯性漏点CRH1A型动车 组 冷凝器漏泄点发生 在冷凝器端 部（见 图3.1）o冷凝器端 部 制冷剂漏泄 图3.1第18页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计通 过 对发生 漏泄故障 的 冷凝器进 行 保压检漏试 验 发现,95%的 冷凝器漏泄点 集 中在毛细 管 与端 部 底板的 结 合部 处（见 图3.2）o冷凝器毛细 管 与端 部 地板的 结 合处 图3.22）冷凝器漏泄原因从冷凝器的 结 构分析，冷凝器主要 由 框架、若 干个毛细 管 及分布在毛细 管 表 面 的 铝 制散热翅 片 组 成。散热翅 片 和毛细 管 由 框架的 端 部 底板支撑，着 力点 就是毛细 管 与端 部 底板的 结 合部 处。列车 运 行 过 程 中，散热翅 片 和毛细 管 会随 着 列车 运 行 而 振动，而 与端 部 底板接触 的 毛细 管 正好就是交变应力集 中处，长 期应力疲 劳容易导致 毛细 管 破 裂。此外，由 于产品质 量 原因，一些毛细 管 与端 部 底板结 合部 处存在缝 隙 间 隙（见 图3.3）。列车 振动中，毛细 管 与端 部 底板 结 合部 处可能 还 会出现 抗磨 现 象。毛细 管 管 壁厚度只有0.3 mm,长 期抗磨 也可 能 导致 毛细 管 破 裂，导致 制冷剂漏泄。第19页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计冷凝器毛细 管 与端 部 地板之间 间 隙 图3.33）冷凝器故障 发展规 律目 前，动车 组 运 用 检修经 验 相 对欠缺，CRH1A型动车 组 空 调 机组 的 检修工 艺 及周期还 没有明确（已开展的 三级 修、四级 修并不对空 调 进 行 落 地检修，只 能 进 行 状 态性维 修），而 如果在五级 修时才对空 调 机组 进 行 落 地检修，那 就意 味着CRH1A型动车 组 空 调 机组 的 检修周期为10年（普速 客车 空 调 系 统 检修周期 仅为2年），这 无疑 给 运 用 单位带来前所未有的 压力。为满足 运 用 需 求，尽可 能 减小冷凝器漏泄故障 带来的 负 面 影响，掌握冷凝器故障 发生 的 客观 规 律、合 理 备料、统 筹 安排对运 用 单位非 常重 要。广铁 集 团从2009年开行 动车 组 以来,20092011年20组CRH1A型动车 组 更换冷凝器数量 分别为0、2、20件。可见,累 计 更换冷凝器数量 与使用 时间 呈二次函数关系，用 二次函数平滑预 测法预 测 下一年冷凝器更换数量。设 二次函数为：y=ax2+bx+c,（1）式中：y为累 计 需 更换冷凝器数量,台；x为使用 时间，年，且x 32（2007年出厂）；a、b、c为待求常数。根 据统 计 数据，当x=2时，y=0；当x=3时，y=2；当x=4时，y=22。将数 据带入公式（1）,可求得：a=9,b=-43,c=50o则累 计 更换冷凝器数量y与 使用 时间x的 函数关系 可表 示 为：y=9x 2-43x+50（x N2）。（2）根据公式（2）计 算，截至2012年底（动车 已使用5年，x=5）,累 计 已更换冷凝器 第20页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计数量 为60台，即2012年全年需 更换冷凝器38台(实际2012年全年更换冷凝 器42台，与该 公式计 算 结 果基本相 符)。因此，根据动车 组 应用 实际 数据统 计 分析，得出在新造 后的26年几乎符 合二次函数y=9x 2-43x+50的 关系。如 果仍使用 该 函数预 计2013年冷凝器更换情况，2013年全年需 更换冷凝器62台(见 图3.4),相 关部 门 应提前做好准备。3空 调 故障 预 防 建议(1)加强运 用 检修。运 用 单位应对动车 组 空 调 系统 故障 给 予高 度重 视，对运 用 中暴露 出的 问 题 进 行 集 中整治，及时消除 故障。此外，每次春季整修时，应将空 调 整治作为整修重 点，确 保各空 调 机组 功能 状 态良 好。(2)尽快明确 空 调 高 级 修的 检修工艺 和检修周期。目 前，空 调 高 级 修的 检 修工艺 和周期均未明确，主冷凝器更换数量 预 测图3.4机厂做三级 修和四级 修时对空 调 机组 只做一般 状 态性维 修，一些潜在故障 隐 患 根本没有得到有效控制，最终 将在运 用 中暴露 出来，不仅增加运 用 单位的 工作 量，还 影响正常用 车 计 划和生 产秩 序。(3)对冷凝器进 行 结 构整改。根据现 场情况来看，95%的 冷凝器漏泄是因为 毛细 管 受交变应力疲 劳或存在抗磨。建议 在冷凝器毛细 管 与端 部 底板的 结 合部 处增加防 抗磨 层，提高 防 抗磨 性能；并增加结 合部 处毛细 管 管 壁厚度，增强抗 交变应力的 能 力。第21页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(4)对冷凝器进 行 寿命管 理。对冷凝器进 行 寿命调 研，进 行 寿命管 理，严禁 超 龄 服役。第22页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计四、CRH1动车 组 空 调 故障 应处理 方法1空 调 控制电 源QF14开关跳 闸，如何处理？【故障 现 象】空 调 配 电 柜内QF14开关跳 闸，合不上。【故障 原因】空 调 控制回路 某个继 电 器、接触 器或DI08模块插座有短 路 接地故障 引起。【应急处理】将空 调 控制柜APT转 换开关打置“关闭”，合上QF14开关,再将APT转 换开关转 置“测试”,通 风 机、冷凝风 机、压缩 机、电 加热按照顺 序启动，观 察各负 载 接触 器闭 合时QF14开关跳 闸 是否跳 闸，如果接触 器闭 合 时QF14开ATP转 换开关 图4.1关跳 闸，就将该 负 载 切除。如果APT转 换开关打置“测试”QF14开关不跳 闸，可能 是DI08模块插件短 路，造 成QF14开关跳 闸。将APT转 换开关打置“自 动”,将DI08模块插件逐 个拔出，插件拔出后QF14开关不跳 闸，说 明是该 插件造 成 QF14开关跳 闸，将该 插件拔出，将其它部 件恢复，并在“181D”做好记 录。第23页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计空 调 配 电 柜图4.22空 调 制冷效果差，如何处理？【故障 现 象 一】IDU报通 风 机、冷凝风 机、压缩 机等 故障，空 调 机组 不工 作或只有一台压缩 机工作。【故障 原因】空 调 通 风 机、冷凝风 机、压缩 机部 件作用 不良，控制电 路 电 器元件烧损，空 调 机组 制冷系 统 漏制冷剂。【应急处理】从IDU上查看 该 车 厢空 调 故障 情况，打开空 调 配 电 柜进 行 检 查。检查确 认 有部 件作用 不良、烧损时，应将电 加热主电 源QF11开关关闭，然 后将故障 部 件切除，尽可能 恢复空 调 机组 制冷功能。【故障 现 象 二】全列车 空 调 不制冷，只有通 风。【故障 原因】TCMS网 络 的 通 讯 或软 件故障，TCMS无法与每节 车 厢的 空 调 板FPC24通 讯。【应急处理】停车 后将主控钥 匙转 至“0”位，打C.K1柜，按下蓄 电 池 断开按钮3秒 钟（图示）。确 认VCU、网 关、模块等 断电 后，重 新将主控钥 匙转 至“第24页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计司机室配 电 柜图4.3位激活司机室，TCMS控制系 统 将会重 新初始化，故障 消除，空 调 机组 能 正常工 作。【故障 现 象 三】IDU报某个车 厢HVAC通 讯 故障 或不对命令作反应，空 调 制 冷效果差。【故障 原因】车 厢空 调 控制板FPC24与TCMS之间 通 讯 故障，空 调 机组 不按 指令工作。【应急处理】打开空 调 控制柜检查控制板FPC24通 讯 线 是否松动，然后将 QF14开关断开，10秒 钟 后合上QF14开关，对空 调 控制板FPC24进 行 复位。检 查空 调 压缩 机是否正常工作，查看HVAC通 讯 故障 是否消除。若 故障 不能 消除,参照【故障 现 象 二】应急处理。【故障 现 象】空 调 不制冷，IDU显示 车 厢温度较 高，IDU没有报空 调 故障。【故障 原因】空 调PC板接受不到冷凝风 机接触 器的 反馈 信号。【应急处理】空 调 不制冷，IDU显示 车 厢温度较 高，IDU没有报空 调 故障,打开空 调 配 电 柜检查冷凝风 机接触 器KM13、KM23是否吸合。若KM13不吸合时，在X8接线 排上将5#(6#)端 子线 号为1124(725404)线(2根)甩 下，冷凝 风 机1转 为高 速 工作，然后将空 调 电 源复位；若KM23不吸合时，在X8接线 排 上将15#(16#)端 子线 号为1160(725404)线(2根)甩 下，冷凝风 机2转 为高 速 工作，然后将空 调 电 源复位。3空 调 常见 故障 分析1低压故障(低压开关1.9bar跳 开/3.4bar自 动复位)1)缺 制冷剂现 象：漏制冷剂处有油迹，制冷效果差，送 风 温度和回风 温度相 差不大，低压 开关在压缩 机运 行 后很快跳 开，高 低压压力会偏低第25页 共30页Document produced by Print2Flash()湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计2）液路 电 磁 阀 故障现 象：低压开关在压缩 机运 行 后很快跳 开，用 压力表 测试 压力下降 很快。3）热气旁通 电 磁 阀 故障（尤其是冬天）现 象：在冬季，用 压力表 测低压，如果电 磁 阀 工作正常工作的 话，低压压力会在最低点后有反弹的 现 象4）回风 门 打不开现 象：新风 门 反馈 为打开，客室内出风 很少，低压压力慢慢降 至 低压开关跳 开 值。5）低压开关失效现 象：低压反馈 一直 无反馈。6）管 路 系 统 堵塞，比如过 滤器、膨 胀 阀现 象：检查管 路 系 统，在堵塞处会有结 冰现 象7）送 风 机反转现 象：客室内出风 较 小，低压压力慢慢降 至 低压开关跳 开值。8）天气较 冷现 象：无故出现 低压，测试 压力正常2大小客室有温差1）一侧膨 胀 阀 堵塞现 象：送 风 温度1、2的 温差较 大，一般 在3度以上2）电 加热器故障现 象：测试 电 加热电 流，电 流值为正常电 加热设 备的1/2,关掉