25型餐座合造车制冷采暖通风系统方案设计

研究与交流
STUDY AND COMMUNICATIONS
第49卷Vol.49第1期No.1
铁道技术监督
RAILWAY QUALITY CONTROL
收稿日期：2020-05-19
基金项目：中国国家铁路集团有限公司系统性重大课题
（P2018J016）
作者简介：耿亚彬，高级工程师；李富强，高级工程师；
陈永盛，高级工程师；柴国利，高级工程师
0引言
目前铁路运营的餐车采用热链和冷链2种供餐
模式。

热链供餐模式由工作人员根据乘客点菜在厨房现场烹饪，冷链供餐模式是将提前加工包装好的食品配送至餐车冷冻或冷藏，乘客点餐后经过加热后销售。

热链模式供餐效率较低，冷链模式供餐效率高。

目前25型客车均采用热链供餐模式。

为了提高供餐能力，2015年，铁路部门将1辆国内
25T 型餐车改造成新型餐座合造车。

新型餐座合造
车采用冷链供餐模式，将厨房改为新型配餐式厨房，就餐区改为座区，向旅客售票。

配餐式厨房储藏设备、微波炉等产热量较大，厨房内四季温度都远高于客室。

为了给旅客和工作人员提供舒适的环境，应根据餐座合造车及配餐式厨房布置，设计合理的制冷、采暖、通风系统技术方案。

1新型餐座合造车平面布置
25型餐座合造车由座区和饮食服务区组成。

一位端为座区，设置普通硬座车2+3座椅和小桌，以及电茶炉、卫生间、配电柜、配电箱、洁具柜等，定员58人。

二位端为饮食服务区，设有配餐式厨房、2个储藏室、乘客休闲区等。

餐座合造车平面布置如图1所示。

25型餐座合造车制冷采暖通风系统方案设计
耿亚彬，李富强，陈永盛，柴国利
（中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心，河北唐山063035）
摘要：针对新型餐座合造车配餐式厨房存在的散热问题，根据餐座合造车平面布置和配餐式厨房设
备的产热量，确定配餐式厨房温度和通风量。

分析、对比现有标准，借鉴动车组配餐式厨房的成熟技术，确定餐座合造车热工设计参数，计算餐座合造车及配餐式厨房冷、热负荷。

根据计算结果以及车辆运行工况设计配餐式厨房制冷、采暖、通风系统。

设计方案在满足配餐式厨房理论通风量的情况下，通过调整配餐式厨房内的送风口、排风口的位置和数量，解决了厨房内温差较大等问题。

由于餐座合造车不同于既有客车、动车组等，现有标准不能完全满足需求，建议制定适合于25型餐座合造车配餐式厨房的热工设计标准。

关键词：餐座合造车；配餐式厨房；制冷；采暖；通风中图分类号：U270.383
文献标识码：A
文章编号：1006-9178（2021）01-0036-05
Abstract ：Heat dissipation issues in catering kitchen of the new type dining-passenger car,according to its layout
and catering kitchen equipment ventilation rate,catering kitchen temperature and ventilation rate is determined.By analyzing and comparing the existing standards and referring to the mature technology of EMU/DMU catering kitchen,the design thermal parameters of the dining-passenger car and the catering kitchen are determined,and the cold and hot loads of the catering car and the catering kitchen are calculated.The refrigeration,ventilation and heating system of catering kitchen is designed according to the calculation results and vehicle operating conditions.Under the condi⁃tion of satisfying the theoretical ventilation rate of the catering kitchen,the design scheme solves the problem of large temperature difference in the kitchen by adjusting the location and quantity of the air supply and exhaust outlet in the catering kitchen.Due to differences from existing passenger trains and EMU/DMU trains,the existing standards can⁃
not fully meet the demand,it is suggested to develop the thermal design standards suitable for the catering kitchen of type 25dining-passenger car.
Keywords ：Dining-passenger Car;Catering Kitchen;Refrigeration;Heating;Ventilation
铁道技术监督
第49卷
第1期
2配餐式厨房供餐设备产热量
配餐式厨房内供餐设备包括冷冻柜、冷藏柜、
微波炉、消毒柜、保温柜、开水炉、排气扇、吊柜、单洗池、小车等。

配餐式厨房供餐设备数量及产热量见表1。

图1餐座合造车平面布置
厕所
电茶炉垃圾桶洁具柜
配电柜
配电箱
储藏室2
乘客休闲区
储藏室1小车
存放区
饮食服务区
开水
炉单洗池微波炉微波炉微波炉双门冷冻柜
双门冷冻柜
双门冷冻柜保温柜双门冷藏柜单门冷冻柜
座区
表1
配餐式厨房供餐设备数量及产热量
配餐式厨房供餐设备实际产热功率总计达到
10kW ，即实际产热量总计10kW 。

配餐式厨房无通风窗、面积狭小，供餐设备产热量是同等面积
座区冬季电加热功率的数倍，在各个季节，对厨房温度都有很大影响。

3
配餐式厨房温度和通风量
3.1
标准适用性分析
GB /T 12817—2004《铁道客车通用技术条
件》、EN 13129-1：2002《铁路设备主干线铁路
车辆用空调
第1部分：舒适度参数》和UIC
553：2004《客车采暖、通风和空调》3个标准对厨房温度和通风的规定见表2。

表23
个标准对厨房温度和通风的规定
GB/T 12817—2004规定了夏季、冬季车外计
算温度、客室计算温度、新风量，夏季车内相对湿度，以及冬季车内卫生间、洗手间温度等参数，但没有明确规定餐车厨房温度、相对湿度、通风量
等。

EN 13129-1：2002没有明确规定厨房温度，只要求在设计餐车厨房及空调装置时，应考虑防止气味传入座区。

UIC 553：2004不仅规定了厨房工作区温度和测温点，而且规定了无制冷设备厨房的换气量，以及防止气味散发的要求。

既有25型客车空调、采暖计算参数按照GB/T
12817—2004规定执行。

供餐厨房为热链供餐模式，产热设备较少，厨房配置排风扇、抽油烟机和空调系统，就可以满足工作人员使用要求。

国内动车组普遍使用配餐式厨房，厨房设备产热量在3.7kW 左右，基本上参照EN 13129-1：2002设计。

厨房设送风口和排风口，送风量小于排风量。

夏季，经空调系统冷却后的空气通过送风口送入厨房，由废排风机排至车外。

排风时配餐式厨房内压力降低，厨房外空气流入，可以防止气味传入座区。

经过多年运营跟踪，在夏季厨房设备正常工作时，动车组厨房内温度高于座区温度3℃～6℃。

与动车组相比，中低速列车全列定员多、运营时间长，供餐设备数量及产热量均远大于动车组。

按照动车组现状分析，如果餐座合造车按照EN
13129-1：2002规定，只考虑防止气味传入座区，
25型餐座合造车制冷采暖通风系统方案设计
研究与交流厨房内温度会远高于座区温度。

目前铁路系统研制的中低速客车餐座合造车，冬季配餐式厨房内温度在40℃左右，工作人员工作环境比较恶劣。

25型餐座合造车配餐式厨房饮食服务区供餐设备多，产热量达10kW ，如果按照现有普通餐车或动车组配餐式厨房设计，厨房区域温度过高，影响工作人员工作，因此，应重新确定配餐式厨房参数。

3.2
配餐式厨房温度和通风量确定
UIC 553：2004的B.2.6项规定了厨房温度，为餐座合造车设计提供了明确的温度依据。

还规定
了测温点，为检验、校正设计结果提供了判断依据。

因此，建议25型餐座合造车采用UIC 553：2004中B.2.6规定设计和开展试验。

UIC 553：2004中B.6.3项规定了无制冷设备厨
房的通风量和通风效果。

根据餐座合造车运营情况，冬季不制冷时，厨房内外采用1kW 发热功率不少于100m 3/h 的交换风量并不能有效带走厨房热量，因此，应适当提高厨房内外交换风量，以降低厨房温度。

25型餐座合造车座区与硬座车结构一致，应
符合GB/T 12817—2004规定的客室参数需求。

经过分析研究对比3个标准，结合GB /T
12817—2004和UIC 553：2004规定，确定25型餐座合造车配餐式厨房热工设计参数如下：①夏
季厨房温度不超过理论环境温度6℃，即比客室环境温度（24℃～28℃）高6℃，控制在30℃～34℃；②冬季厨房温度不低于理论环境温度，即与客室环境温度（18℃～20℃）相同。

厨房温度
测点按照表2中UIC553：2004规定执行。

通过厨房内外空气交换降低厨房温度，厨房通风量应能保证厨房温度满足上述要求。

4餐座合造车冷、热负荷计算
餐座合造车冷、热负荷按照最不利工况计算，
即夏季制冷时考虑车内设备散热，冬季采暖时不考虑车内设备散热。

4.1
计算条件
配餐式厨房计算条件见表3。

表3
配餐式厨房计算条件 4.2制冷负荷计算
夏季车内总热负荷Q 可表示为Q =Q 1+Q 2+Q 3+Q 4+Q 5。

（1）
式（1）中，Q 为夏季车内总热负荷，kW ；Q 1为
通过车体隔热壁的传热量，kW ；Q 2为通过车顶、侧墙、车窗和地板进入车内的太阳辐射热，kW ；
Q 3为车内旅客散热量，kW ；Q 4为车内机电设备散热量，kW ；Q 5为新风负荷，kW 。

经过计算，夏季全车制冷负荷为43.5kW 。

4.3
采暖负荷计算
冬季采暖负荷P 按照Q/CR 205—2014《铁路空调客车热工计算方法》的规定计算。

P +f 3+f 4=f 1+f 2。

（2）
式（2）中，P 为采暖设备加热功率，kW ；f 3为旅客散热量，kW ；f 4为机电设备散热量，kW ；f 1为通过车体隔热壁损失热量，kW ；f 2为加热送入车
内新鲜空气所需热量，kW 。

经过计算，冬季全车采暖设备加热功率P 为27kW 。

其中，厨房采暖负荷约3kW 。

5
餐座合造车制冷、采暖、通风设计
5.1
制冷设计
根据计算，餐座合造车设置1台45kW 空调
机组，用于座区和配餐式厨房制冷。

空调机组安装在车顶一位端。

空调机组制冷
功率为45kW ，总风量为6000m 3/h （高速）或4000m 3/h （低速）。

5.2
采暖设计
配餐式厨房在最不利工况下约需3kW 的采暖负荷，因此厨房内布置6台500W 的电加热器。

另外，由于配餐式厨房设备散热量较大，应针对不同工况设计控制系统，启停电加热器和通风设备。

5.2.1
采暖工况分析
冬季，在高寒地区，根据车辆运行、供餐设备、车上供餐情况等，配餐式厨房采暖分以下几种工况。

（1）预热全暖工况。

车辆运行前，车内温度较低，机车供电后，座区、厨房电热器全部启动，开始车辆预热。

（2）半暖工况。

短途列车或长途列车抵达终点站之前，厨房内储存和加热食品较少，供餐设备产热量较少，电加热器部分启动。

（3）不启动工况。

厨房储存和加热的食品较
多，厨房内所有储藏和加热设备工作时散热量大，厨房内温度较高，此时厨房电热器不工作。

同时，为了降低厨房温度，厨房可以适当启动1台或2台废排风机通风。

与配餐式厨房相比，座区空间、车内外热交换、新风负荷都比较大。

冬季，在高寒地区，座区电加热器长期处在全暖工况，少量时间处在半暖工况。

因此，座区与配餐式厨房采暖工况并不一致。

厨房电热器在预热全暖工况下，可以与座区电热器联动；在半暖工况或不启动工况时，配餐式厨房与座区电热器应分开运行。

5.2.2
采暖系统控制设计
由于厨房和座区电加热器运行工况不一致，因此，座区、厨房电热器控制如图2所示。

座区电热器Ⅰ
厨房电热器Ⅰ
座区电热器Ⅱ
厨房电热器ⅡDR16
DR26DR25
DR15
KM8
KM10
KM20
KM9
Q15Q25Q26Q16FU1
FU2
图2座区、厨房电热器控制
控制柜为配餐式厨房和座区电热器独立配线，并且设置相应的空气开关Q25，Q26，Q15和Q16。

根据预热全暖、半暖、不启动工况，空气开关Q25和Q26通过开启或关闭电加热器调整温度。

5.3
通风设计
按照我国气候条件，餐座合造车分别按照空调制冷季节和非空调制冷季节设计通风。

5.3.1
空调制冷季节
经空调机组冷却后的冷空气，通过送风道向座区和配餐式厨房送风。

配餐式厨房面积约占全车1/5，供餐设备产热量约10kW ，约占全车总制冷负荷的1/5。

比较全车制冷负荷比例、面积比例，结合4.3，确定通风参数，空调机组向厨房送风在1000m 3/h ～1200m 3/h ，
其余冷空气供给座区。

座区按照座椅布置均匀送风。

配餐式厨房主要产热设备周围设置出风口，出风口采用手动可调结构，可根据供餐设备工作数量调节送风量。

在设备散热量最大时，所有出风口打开到最大状态。

配餐式厨房送风结构如图3所示。

Ⅲ
调节开关
Ⅲ
（a ）送风形式（b ）送风调节开关
图3
配餐式厨房送风结构
为了降低配餐式厨房内的气压，保证厨房气味不流向座区，配餐式厨房内设置废排风机。

废排风
机的排风量应大于空调系统送风量，取1200m 3/h ～1500m 3/h 。

5.3.2
非空调制冷季节
在非空调制冷季节，由于座区、车外空气温度
较低，为保证乘客舒适性，空调机组不再启动制冷，配餐式厨房不能依赖空调机组制冷降低温度。

由于厨房温度高于座区温度，所以配餐式厨房可以通过座区、废排风机将厨房内热空气排出车外，以降低厨房温度。

根据式（2），有f 4=f 1+f 2-P -f 3。

（3）
根据表2，厨房温度不高于环境温度6℃。

在厨房采暖设备加热功率P 、车体隔热壁损失热量f 1、旅客散热量f 3忽略不计的情况下，根据已知设备散热量和式（3）有
f 4=f 2。

（4）
通过式（4）计算厨房降温所需通风量。

在非空调季节，座区理论最高温度按22℃计算，厨房内通风量最大约需3000m 3/h 。

在配餐式厨房内设置废排风机，在厨房门上设
置风口，厨房侧墙上设置少量活动窗。

废排风机开启后，座区、车外的低温空气分别通过厨房门上的风口或车窗流向厨房，以降低厨房内温度。

结合空调制冷季节和非空调制冷季节排风量要
求，厨房内设置2台1500m 3/h 的废排风机，空调制冷季节开启1台废排风机，非空调制冷季节同时
开启2台废排风机。

（下转第49页）
6结语
改进后，挖掘机再次上道作业试验，整机起伏
晃动幅度明显减小，大臂旋转90°后至最大夹枕距离时，再无防倾覆勾舌蹦出现象，频繁通过鱼尾板时断簧现象也再未发生。

分析研制过程认为，防倾
覆机构不仅是作业安全的保障，而且是公铁两用挖
掘机能够正常实现换枕作业的必要条件之一。

该防倾覆机构为今后设计公铁两用车辆大风区段上道作业防倾覆机构提供了可行的解决方案。

参考文献
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社，1980．
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发，2010，25（4）：68-69．
（编辑吴磊）
勾舌
鱼尾板图7横拉杆加装位置
根据图3和牵引电机基本参数的计算结果，包括拐点、额定电压、额定电流、额定频率、额定转速等参数，可以选出符合要求的电机型号。

由表2可知，电力牵引传动系统匹配计算软件计算出的结果可作为研发设计的选型依据。

该软件的计算方法准确可靠，计算结果偏差较小。

利用软件可以直接计算出各部件关键电气参数，提高计算效率，进而提高车辆制造厂牵引变压器、变流器、电机的自主选择和匹配能力，有助于缩短电力牵引传动系统的设计研发周期，降低采购成本。

6结语
通过介绍电力牵引传动系统组成和各部件电气参
数的计算方法，采用C 语言，研究开发电气参数匹配计算软件。

经过CJ2电动车组新设计车型电力牵引传
动系统的实际设计应用，从工程角度验证了软件的可靠性和准确性。

该软件能够帮助研发设计人员在设计中选型，为电力牵引传动系统的参数匹配提供理论指导，大大提高计算效率，具有一定的实际应用价值。

参考文献
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计仿真［J ］．华中科技大学学报：自然科学版，2004，32（2）：38-40．
（编辑冯姗姗）（上接第44页）
6结语
虽然餐座合造车配餐式厨房内各区域设备产热
量差异较大，热源分布不均匀，但在设计过程中，在满足配餐式厨房理论通风量的情况下，通过调整配餐式厨房送风口、排风口位置和数量，解决了厨房内温差较大等问题。

由于餐座合造车不同于既有客车、动车组等，现有标准规定的热工参数不能完全满足需求，建议根据试验和运营数据，制定适合
25型餐座合造车配餐式厨房的热工设计标准。

参考文献
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［3］铁道客车通用技术条件：GB/T 12817—2004［S ］．［4］客车采暖、通风和空调：UIC 553：2004［S ］．［5］铁路设备
主干线铁路车辆用空调
第1部分：舒适度参数：
EN 13129-1：2002［S ］．
［6］铁路空调客车热工计算方法：Q/CR 205—2014［S ］．
（编辑牛建利）
（上接第39页）。