直流变速空调机组在铁路客车上的应用_李贯颖
直流变速空调机组在铁路客车上的应用
摘 要 ｌ 以Ｄ Ｃ ６ ０ ０ Ｖ供 电铁 路 客 车 为 例 ， 从 直 接 供 电技 术 、 直 流 变 速技 术 、 热 泵 供 暖技 术 等 方 面 介 绍 了直 流 变速 空
已成 为普 速 客车 的主 要发 展趋 势 。空调 装置 是铁 路客 车 的重 要部 件 ， 也 是 主要 能源 消耗 系统 之一 ， 如何 减少 能源 消 耗 、 保 证运 行可 靠是 铁道 车辆 专 业 的重 要课 题 。
是定 速压 缩机 ， 其 内置 电机 为三相 异步 电动机 ， 如果 采
２ ． １ 减 重 节 能
开
关
采 用 直流 电直 接 供 电技 术 后 ， 可用 小 功 率 辅 助 逆
变器替 代 大功 率逆 变器 ， 为 伴热 、 厨房 电器 等 小功率 设 备 提供 电源 。
２ ． ２ 采 用高效 Ｐ ＭＳ Ｍ 直流 变频 压缩 机节 能 空调 机组 的 主要 耗 能 部 件 为压 缩 机 、 通风 机 和 冷
２ ． ２ ． １ 变 频 变 负荷 节 电 原 理
１ 定速空调机组存 在的主要问题
（ １ ）制冷 量 按额 定 载荷 ＡＷ２时 所 需 的最 大热 负 荷选 取 。运 营 中 ， 由于客 车 空 调 系 统 的 热 负荷 并 非 总
定速 空调 机组 的 目的是给 车 内降温 和维持 车 内恒
温 。降温需 一 定 的功率 储 备 ， 维 持 恒 温 不需 太 大 的 功 率 。定速 空调 机组 与变速 空调 机组 降温 和恒温 的方式 不同， 前者 是靠 不 断地开 停压缩 机来 维持 车 内的温度 ， 后 者 是靠低 频 、 低功率 运 转来维 持 车 内的温度 。
铁道车辆专业《25G型客车综合控制柜空调使用与维护6》
25G型客车综合控制柜使用与维护竞赛时间：25分钟一、赛前准备1材料准备根据现场实际需要，假设故障所用的故障配件或损品配件。
2设备设施准备25G客车综合控制柜实训设备一套。
3工具、量具准备4赛场准备〔1〕场地：车辆专业客车检修实训车间。
〔2〕环境：光线良好，场地开阔。
二、选手准备按规定穿戴劳动防护用品，不可自带工具。
25G型客车综合控制使用与维护一、技术要求1按客车段修作业标准要求进行检查，排查故障点。
2在控制柜内假设3个电气故障。
3故障处理完毕后，进行功能试验和确认。
二、考核要求〔一〕静态检查1电气综合控制柜柜体2控制柜柜内配线及面板3柜内各元器件检查〔二〕动态检查1电源转换与控制功能；2空调机组控制功能；3蓄电池欠压保护功能；4照明供电功能；5轴温、防滑器、烟火报警器、车门及电源箱状态监视功能；6联网通讯功能。
〔三〕作业过程开工前准备—→控制柜静态检查—→电气元件及配线检查—→供电动态检查—→触摸屏、PLC及其他功能—→通电试验—→空调机组控制功能检查—→保护功能—→故障处理—→完工〔四〕找出故障点，逐个排除；〔五〕故障排除后须进行功能试验和确认。
三、竞赛时间1准备时间：3分钟。
2正式操作时间：25分钟。
3计时从考评员发出指令开始，到考生自报“作业完毕〞结束。
4在规定时间内全部完成，不加分，不扣分。
每超时1分钟，从总分扣2分，超时5分钟停止作业。
四、考核评分1考评人数：2名2评分要点：见考核评分记录表。
3评分程序：考评员各自根据考生作业过程，给予记录评分。
4评分规那么：取平均值为评定得分。
5算分方法：采用百分制。
五、否认项假设考生发生以下情况之一，那么应及时终止其考试，考生该试题成绩记为零分。
〔1〕超过规定时间5分钟。
〔2〕发现故障缺乏2件。
〔3〕发生不平安因素，不能继续作业。
〔4〕造成空气断路器跳闸2次及以上者。
〔5〕造成短路以产生金属熔珠为准，设备或配件损坏。
〔6〕故障未排除或造成新故障、不能正常运转。
铁道车辆空调装置的发展现状
铁道车辆空调装置的发展现状铁道车辆空调系统的主要目的是在任何气候和行驶条件下，通过强迫通风、人工制冷和供暖的方法，调节车内的温度、湿度、气流速度等参数指标从而为旅客提供舒适的车内环境。
系统将一定量的车外新鲜空气和车内再循环空气混合后，经过过滤、冷却或加热、减湿或加湿等处理，以一定的流速送入车内，并将车内的污浊空气排出车外。
铁道车辆空调系统通常由通风系统、制冷系统、供暖系统、加湿系统以及控制系统等五大系统组成。
随着铁道车辆的高速发展和人民生活水平的提高，人们对乘坐铁路列车的舒适性要求也越来越高，这也促进了铁路空调列车的快速发展。
空调机组在铁道车辆上已得到广泛的应用。
本文要介绍的是国内外铁道客车空调的发展和问题，及相应的技术发展。
一、国内铁路客车空调的现状1．普通旅客列车空调我国铁路客车空调装置的结构形式主要分为：分装式和车顶单元集中式两种类型。
分装式空调机组通常是将压缩机、冷凝器、冷凝风机和储液罐安装在车下，而将通风机、蒸发器、膨胀阀和空气预热器等置于车顶的一端。
这些机组的形式主要有KK一30和KK一50型。
目前除了由西德进口的客车仍采用这些类型外，国产客车的空调机组己逐步被车顶单元集中式所取代。
分装式机组的主要缺点是体积大，拆装困难和检修不方便，同时由于制冷设备管路较长，接头较多，容易产生泄漏。
车顶单元集中式空调机组是将压缩机、冷凝风机、气液分离器、干燥过滤器、毛细管(或膨胀阀)、通风机、蒸发器和空气预热器等集中在一个箱体里组成一个完整的单元，安装在车体的一端或两端，有的置于车体的中部。
目前这类空调机组有KLD一29、KLD一40、KLP4.7A型等。
集中式空调机组的优点是体积小、重量轻、结构紧凑，机组互换性好和检修方便，同时，因空调机组安装与车上，还可与避免车体排放的废水和脏物对冷凝器的腐蚀，延长机组的使用寿命。
集中式空调机组一体化以后，制冷设备管路大为缩短，不但可以节省大量的有色金属，还可以减少泄漏。
铁路客车空调技术的研究
铁路客车空调技术的研究发布时间：2022-02-15T01:51:39.855Z 来源：《中国科技人才》2021年第28期作者：李春付[导读] 铁路客车空调技术在当今时代得到了越来越多的重视，已成为我国空调设计中不可缺少的重要组成部分。
哈尔滨铁道职业技术学院黑龙江哈尔滨 150000摘要：铁路客车空调技术在当今时代得到了越来越多的重视，已成为我国空调设计中不可缺少的重要组成部分。
可以说，铁路客车空调的设计质量，在一定程度上发映着该空调的工业水准，也发映着整个市场的空调设计水平。
但就目前而言，变频技术在铁路客车空调的中的应用还是不够明确，设计方法还是不够先进，存在较大的改进空间。
下文当中，我们将对这两方面的问题进行针对性的介绍，希望可以起到一定的启发作用。
关键词：变频控制技术；铁路客车空调；节能应用前言：铁路客车一直在飞速发展，其空调节能设计在当今时代，也仍然是一个必不可少的重要产业。
铁路客车空调节能设计可以极大程度上缓解能源供应的压力，保证铁路客车的顺利运行。
但是在这个时代，铁路客车空调节能设计项目有着巨大的压力。
一旦处理不好，铁路客车空调节能设计项目就有可能面临巨大的政策危机。
因此，我们应当深入开展基于变频控制技术的铁路客车空调节能设计工作，以确保此类项目的建设能够顺利的进行下去。
1.铁路客车空调技术作用 1.1提升铁路客车空调的性能铁路客车空调变频技术的一个重要应用方向，就是提升铁路客车空调的性能。
变频控制技术可以对室外温度以及铁路客车空调运行情况的感知，智能的决定是否需要提高铁路客车空调的运行能耗，从而有效的提升铁路客车空调的性能。
另外，这种变频控制还可以提高铁路客车空调的节能性。
铁路客车空调的节能化设计原理其实很简单，那就是尽一切可能降低资源消耗，提升能源的利用效率。
但要把这些原理和方法运用到现实生活中，就不那么容易了。
目前来看，这种原理的应用还需要进一步的探索，如果不能够及时的将变频技术的理念尽快转化，我国许多地区将面临着空调所造成的能源消耗巨大、生活质量低下的局面。
变频空调轨道客车车辆上的研究及应用
变频空调轨道客车车辆上的研究及应用摘要：通过对变频空调机组的技术分析和变频空调机组在轨道客车车辆上的应用总结，从理论分析和实际应用两方面阐述了变频空调机组在轨道客车车辆上的适用性和可推广性。
关键词：变频空调；轨道客车车辆；热泵；安全性；可靠性；节能性；减重；舒适性。
引言目前我国轨道客车采用的是传统的单冷定速空调，能源消耗大、电流冲击大，供电系统复杂，温度不易调控，开关设备需要顺序启动。
空调装置是轨道客车的重要部件，也是列车中的第二大耗电部件，优化系统设计、提升技术升级、降低运营能耗，将成为打造节能环保轨道交通车辆的重要研究方向。
本文通过对变频空调机组在轨道客车车辆上的应用情况，从理论分析、实际应用等方面阐述了变频空调机组在轨道客车车辆上的适用性和可推广性。
1、变频轨道车辆空调发展背景1.1定速空调机组现状目前城市轨道车辆仍然普遍采用传统定速空调机组。
随着多年的运营实践，定速空调存在的不足和功能缺陷逐渐突显出来，主要问题如下：控制柜和空调机组间布线繁琐。
压缩机启动冲击电流较大。
定速空调开关机频繁，开关损耗大。
定速空调仅能进行分级调节，舒适性差。
1.2变频空调技术发展现状变频空调的发展经历了：交流变频空调、直流变频空调和永磁无刷矢量变频空调三个阶段。
空调压缩机电机分别采用交流变频电机、直流无刷电机和永磁同步电机。
随着控制技术发展和压缩机效率的提高，变频空调的能效比也逐步提升，家用空调一级能效已经达到3.6以上。
目前轨道高速动车组都已采用交流变频空调机组，可靠性安全性已得到认可。
2、变频轨道车辆空调核心技术变频空调与定速空调相比，具有七大技术优势：矢量变频SVPWM技术：降低对外电磁干扰。
无位置传感器永磁无刷电机控制技术：振动小、噪音低。
频率模糊控制技术：更加节能，舒适性更高。
自适应约束保护技术：保证空调机组制冷能力持续输出。
热力学优化技术：保证空调机组高效率运行。
一体化集成技术：节省车辆空间、减重、节省制造成本。
我国铁路客车空调技术的回顾与展望
空调机组的结构形式
现有普通铁路客车空调系统主要还是采用车顶单 元式空调机组，从空调机组送出的风经车内顶部风道 送到旅客居留区，从空调机组下方回风口集中回风，空 调机组的控制由专用控制柜或四合一控制柜控制，制 冷剂以Ｒ２２、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０７Ｃ为主，但制冷剂Ｒ２２已经 逐步被淘汰，不能在新机组上使用。 高速动车组用空调机组主要有３种形式： （１）车顶单元式。除了空调控制柜安装在车内， 整个空调机组做成一个箱体，安装在车顶部，一般要求 突出于车顶部的高度控制在３２０ ｍｍ以内。空调出风 连接到车顶送风道，在车内顶板上通过孔板送风；回风
・
城轨地铁空调客车在一个城市内运用，每天温度变化 规律稳定；（２）车内乘客数量变化不同，干线铁路空调 客车的乘客一般乘坐的时间长，乘客数量变化不大，而 城轨地铁空调客车早晚高峰期旅客超员，其他时间旅 客不能满员，乘客数量变化较大。 铁路空调客车必须有新风连续进人车内，一般空 调机组新风量是按照满定员设计供给的，中途不会因 车内人员减少而减少新风量，因此新风量的热负荷不 会变化。按照人均新风量１５ ｍ３／ｈ计算的新风热负荷 占空调制冷负荷的３０％～４５％，而满定员的热负荷占空 调制冷负荷的３０％左右，新风负荷比乘客定员负荷大。 如果空调变频技术用在城轨地铁空调客车上，在 早晚高峰时，需要空调机组１００％工作；在中午乘客不 多的情况下，由于环境温度上升，新风负荷加大，空调 机组也不能降低较多制冷量。因此，现有变频空调机 组应用在城轨地铁空调客车上的节能效果并不明显。 如果能结合乘客数量的变化，除高峰期外，在乘客数量 减少时相应地减少新风量，制冷负荷将大大降低，变频 空调机组就能消耗较小的功率，达到节能的目的。 干线铁路空调客车运行区间的温度变化大，空 调机组制冷量是按照外温较高（干球温度３５。Ｃ，相 对湿度６０％）设计的，尽管乘客数量和新风量变化不 大，环境温度的较大变化也会引起车内热负荷的较 大变化。空调变频技术用在干线铁路空调客车，可 以根据环境温度变化很好地调节制冷量，达到节能 的目的。
铁路客车电气综合控制柜空调机组的保护探讨
车辆工程与技术NO.01202166车时代AUTO TIME铁路客车电气综合控制柜空调机组的保护探讨刘圣恩李永茂李新震（中车四方车辆有限公司，山东青岛266111）摘要：铁路客车电气综合控制柜是一种智能综合控制柜，集成了动力转换控制，空调控制，应急电源控制，照明控制和火车网络监控。
在新型25G空调铁路客车上的应用是铁路客车电气系统的一项重要技术创新。
目前，PLC已广泛应用于铁路客车的电气集成控制柜中。
在电气系统和铁路客车空调的操作出现问题或错误时，可以在PLC的控制和指导下实现故障诊断和保护。
关键词：铁路客车；电气综合控制柜；空调机组1铁路客车空调系统的组成和功能铁路客车空调系统通常由加热系统，加湿系统，空气冷却系统，通风系统和电气控制系统组成。
铁路客车空调系统在适当的范围内冷却，加热，除尘，加湿和除湿车厢内的空气，调节湿度，温度，清洁度和火车中的气流，并为乘客提供舒适的旅行环境。
无论在南方或北方，冬季还是夏季，铁路客车都能保持合适的温度和新鲜空气。
在夏季，火车中的热空气通过使用制冷剂吸收（通常选择R22），火车外的新鲜热空气被混合并通过风扇过滤，然后输送到蒸发器进行冷却。
空气被冷却后，沿着每个风道被传送到每个车厢，并且车辆中的废气通过排气风扇被排放到车辆外部。
在冬季，客车中的温度由空调的电气控制来调节。
如果火车中的温度高于设定温度，则制冷系统会将冷空气发送到火车中以保持恒定的温度。
相反，如果火车上的温度太低，加热设备将把热空气输送到车厢，以保持恒定的温度。
3保护功能如何工作3.1空调全自动半工作模式（半冷或半暖）3.1.1压缩机（空气预热器）的过载保护如果压缩机工作的三相工作电流的相电流是PLC中设置的压缩机电流值的1.5倍并持续1分钟，则压缩机也就是空气预热器将过载，断开相应的负载电源。
有关压缩机过载错误的相关信息将显示并记录在触摸屏上。
3.1.2空调压缩机三相电流的不平衡保护当PLC检测到时如果空调中压缩机的最大三相电流或最小三相电流与电流平均值之差超过15％，则压缩机将在大概10秒内切断电源，执行保护措施[2]，并且压缩机上三相电流不平衡的数据也会显示在屏幕上。
铁路客车单元式变频空调机组的研究及应用
铁路客车单元式变频空调机组的研究及应用
高健飞;周剑峰;薛宏佺
【期刊名称】《铁道车辆》
【年(卷),期】2024(62)1
【摘要】空调机组是通过调节客室温度提高列车舒适性的重要装置,也是列车能耗的主要部件之一。
目前轨道车辆空调机组主要分为定频空调和变频空调2种;定频空调是根据客室内热负荷的需求,压缩机以固定转速运转,通过启停压缩机改变制冷量输出,实现客室温度调节;变频空调是根据客室内热负荷的需求,通过变频器控制压缩机的转速,提供线性可变制冷量输出,实现客室温度调节。
文章分析了25G、25T 型铁路普速客车空调的应用现状,详细介绍了铁路普速客车上定频空调改造成变频空调的技术方案以及验证情况,结果表明,变频空调技术提高了铁路普速客车的舒适性并且节能,优势明显,建议推广。
【总页数】4页(P189-192)
【作者】高健飞;周剑峰;薛宏佺
【作者单位】中车南京浦镇车辆有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U270.383
【相关文献】
1.热泵式空调机组在铁路客车上应用的可行性探讨
bVIEW在客车单元式空调机组性能检测装置中的应用
3.铁路客车单元式空调机组性能检测装置的研制
4.铁路客车单元式空调机组通风风道的试验工艺
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铁路客车空调控制技术综述
铁路客车空调控制技术综述孙毅刚 乔起芳 吴宣中(上海铁道大学机械系200331上海)摘 要 介绍了铁路列车空调控制系统的基本功能、使用中发现的问题、国外列车空调控制技术的发展水平及高速列车空调系统在控制上的特殊要求。
关键词 客车 空气调节系统 控制 述评 随着列车空调在全国铁路系统迅速推广,列车空调控制技术已成为一个重要的研究方向。
与普通空调系统相比,列车空调控制有许多特殊性。
本文在概要介绍列车空调控制系统一般特点的基础上,对国外列车空调控制技术的发展及高速列车空调控制问题进行了初步介绍。
1 列车空调控制系统现状目前,铁路列车空调控制系统就其技术水平而言,的确比较简单,实现的功能包括两个方面,即通过控制机组的开停对机组进行安全保护和对客车车厢内的温度进行控制。
其中的安全保护功能包括:压缩机高低压报警保护、系统启动时的延时保护、压缩机过热保护以及对各个电机的过电流保护等。
车厢内的温度控制是采用一个手动设定室内目标温度的温控器实现。
温控器有机械式和电子式两种,目前以电子式为多。
整个控制器的硬件电路以传统的触点式电磁继电器构成的继电控制系统为主。
2 有待解决的问题使用中发现,手动设定温度的方法用于铁路客车空调存在较大问题,有时会出现车内温度与乘客舒适要求相差较大,甚至严重背离的情况。
如夏季阴雨天或夜晚行车时,车内温度严重偏低,而天气炎热或车内乘员较多时则可能车内温度偏高。
上述问题在一定程度上与空调乘务员的工作责任心有关,但从技术角度分析与空调温度手动设定密切相关。
铁路客车的特点要求列车空调的控制应与普通空调不同,特别是我国铁路列车运行的距离和时间较长,车外气候环境、车内乘客人数和衣着情况变换很大,这些都是影响舒适性指标的因素,而乘务员很难据此及时调整空调的设定温度。
因此,要从根本上解决上述问题,必须从技术上提高控制的自动化程度。
收稿日期:1997-10-05。
孙毅刚:男,1963年生,讲师。
虽然控制器可以对空调机组进行基本的保护,但无法提供具体的故障种类和原因,一旦出现故障,车上不能及时维修。
铁路空调客车的节能经济运行
周月明 1947年生, 1975年毕业于北方交通大学铁道机械系。
现任石家庄铁路分局企业管理分处高级工程师,从事能源管理工作。
张存相 1953年生, 1998年毕业于中共中央党校函授学院经济管理专业。
现任石家庄车辆段综合科主任干事兼经济员,从事能源管理工作。
铁路空调客车的节能经济运行周月明 张存相 内容提要 本文针对石家庄铁路分局铁路空调客车的大量投入运用,结合空调客车空气调节原理,对发电车柴油发电机组柴油消耗规律、特点等进行了全面分析,并对如何降低柴油发电机组柴油消耗和空调客车的节能经济运行进行了初步探讨,取得了明显的经济效益和社会效益。
关键词 铁路 空调客车 节能 经济运行1 前言1996年以前,石家庄铁路分局只有35辆单元式空调客车,而如今已拥有14列共318辆空调客车。
至此,空调客车在石家庄铁路分局客运车辆中占据了主导地位,从而促进了分局客运整体水平的提高,同时也为铁路客运经营带来了勃勃生机和效益。
但是,随着铁路客运空调客车数量的大量增加,分局客运运营成本也水涨船高,仅空调客车柴油发电机组柴油消耗量和柴油费用支出一项,增加速度就十分惊人。
1996年与1998年相比,空调客车柴油年实际消耗量由70t增加到3200t,柴油费用年实际支出也由15万元增加到了720万元,柴油消耗量和柴油成本支出两年平均增加了46.9倍。
因此,空调客车的能源消耗及费用支出已成为客运成本中不可忽视的部分。
所以,积极探索和推行空调客车的节能经济运行是降低空调客车柴油消耗的必要途径。
2 空调客车空气调节与发电机组的柴油消耗2.1 空调客车的空气调节在集中式空调客车编组中,通过列车柴油发电机组做功发电,带动客车空气调节装置来实现列车空气调节。
客车空气调节装置是由通风系统、空气降温、加热系统除湿系统及电气控制柜等组成,其功能主要是夏季对新鲜空气和再循环空气进行除尘、冷却、除湿,冬季对新鲜空气和再循环空气进行除尘、加热、加湿,并把处理过的空气送入车内,同时将车内污浊的及多余的空气排出车外。
铁路客车空调装置的故障与检修技术分析李鹏
铁路客车空调装置的故障与检修技术分析李鹏发布时间：2021-09-06T03:14:52.621Z 来源：《中国科技人才》2021年第14期作者：李鹏[导读] 铁路客车安装空调装置能够有效把控车厢内温度，若是产生故障，则车厢温度会让乘客失去舒适感。
中国铁路北京局集团有限公司天津动车客车段天津 300161摘要：铁路客车安装空调装置能够有效把控车厢内温度，若是产生故障，则车厢温度会让乘客失去舒适感。
客车空调故障产生的原因多种多样，比如加热系统、空调系统等有着各自作用.处理车厢内空气时，此系统产生故障，故障在各种环境下会有不同效果，因此需要及时处理铁路客车故障。
本文主要阐述铁路客车空调装置的故障与检修技术分析相关内容，仅供参考。
关键词：铁路客车；空调装置；检修技术加强维护铁路客车空调，根据要求定期检查规程，从而开展维修、检查和试验，确保铁路客车空调能够正常运行，减少产生故障的次数。
铁路客车空调在运行时若是产生故障，则需要观察产生故障的原因，同时实施有效的措施处理故障，使铁路客车空调能够正常运行。
一、铁路客车空调系统概况我国铁路客车空调起步晚，无强迫通风客车和空调客车之前，客车通风一般是在自然通风状态。
夏季挨着窗户、客车车顶通风或者是使用自然通风器换气，冬季仅能应用自然通风器换风，因此车内空气质量差。
铁路空调车的出现，改变客车通风情况，目前铁路客车应用的是车顶单元式空调机组，虽然此空调机组能够满足供冷和供热需求，使乘客享受到舒服的乘车氛围，但和西方国家比较仍旧存在差异，比如工艺和技术，仍旧有着进步的空间。
目前要加速研究铁路客车使用制冷剂的范围，探究无氟空调，从而为乘客提供最舒适的环境[1]。
铁路研发人员也要承担起保护环境的职责，实施有效的解决措施，避免环境恶化，减少氯氟化碳排放量，同时应用低公害物质，把无公害物质当做制冷剂使用，使客车空调能够减少能源浪费，避免出现环境污染情况，实施绿色化运行。
二、铁路客车空调系统工作原理铁路客车的空调系统大多是车顶集中单元式装置，此装置分别安装空调机组两侧，调度两台空调机组在客车内，无论四季均能够使车厢的温度保持不变。
铁路空调客车变频调速制冷系统研究
维修量增大。此种调节方式会使供电回 路电压波动， 缩短电器元件的使用寿命， 增加维修量和更换元器件的数 量。 用压缩机变频调速方式来进行制冷量无级调节，可降低耗能， 提高车内舒适度，进而达到提高运量的目 标。 压缩机变频调速系统在现车安装和铮态试验的结果验证了这一方案的可行性。车厢内温差控制在 １ ℃范围内并 连续可调；变频调速制冷系统用电量约为压缩机间歇运行调节的 １ ２０
歇运行的制冷压缩机电机频繁启动， 会引起供电回 路电 压波动， 缩短电器元件的使用寿命， 维修和更
换元器件的工作量与日 俱增。本文旨在研究利用变
收稿日 ２０－ － 期：００ ０ １ １３ 作者简介： 黄三弥 （９８ ， 福建福州人，高级工程师。 １ －） 男， ４
万方数据
中国Leabharlann 铁道科学
第２ ２卷
转速的大小与电源的频率高低成正比， 频率越高， 转 速越高； 反之， 转速越低。 变频调速就是根据这一原 理， 通过改变电源的供电频率来实现压缩机电机的 无级调速。 同时由于变频器在改变转速的同时改变 电 可以保持 Ｖ ｆ 压， ／ 的比值不变， 因而保证了电机 在低速运转时的转矩特性，也保证了电机低速运转 时不会过流发热，即在调速过程中维持电机的固有 特性不变。 ２２ 变频调速制冷的组成和工作原理 ． 铁路空调客车变频调速制冷系统主要由 ＩＦ Ｐ－ ７５ ． 高功能静音式变频器，Ｊ Ｔ智能型温度送 Ｗ＆Ｃ 变器， 信号控制转换器， Ｃ４ Ｄ 士 ２ Ｄ ２ Ｖ及 Ｃ １ Ｖ电 源板等组成。其功能主要是：信号提取、频率选
节工作线为直线 Ａ Ｃ， Ｂ 调节间隔很大，温差也大。
１ 的％（ 双机）
』 之 ａ － 愈 ．
５ ％（ ０ 单机 ）
Ｌ 一一一 口 一 一 止二 — 一
我国铁路客车空调技术的回顾与展望
列 车集 中供 电 ， 构造 速 度 为 １ ４ ０ ｋ ｍ／ ｈ ， 通过 国 际招 标
研制。
１ ９ ９ １年 开始生 产 的 ２ ５ Ｇ 型 客 车 是集 中供 电全 空
我国 １ ９ ９ ０年 以前 制 造 的地 铁 客车 以强迫 通 风 为 主， 安装 空调 机 组 的 不 多 ； ２ ０ ０ ０年 前 后 开 始 批 量 制 造 城 轨地铁 空调 客车 ， 并 且 对 以前 没 有 空调 机 组 的地铁
２ ５ Ｋ型 等 。 １ ９ ６ ７年 生产 的 ２ ５型 客 车 装 有 空 调 机 组 ， 列 车 集 中供 电 ， 构造 速 度为 １ ６ ０ ｋ ｍ／ ｈ ； １ ９ ７ ９ －１ ９ ８ ６年 生 产 的
辆安装 了空调 机组 ， ２ ５型 车 ８ ０ 安装 了空调机组 ， ２ ５ Ｔ型 车 １ ０ ０ 安装 了空调 度 、 车 顶距 轨 面高 度 与 ２ ２型 客 车
一
２ ０ ０ ６年 ７月 １曰正 式 运 营 的 青 藏 铁 路 客 车 采 用 ２ ５ Ｔ型 车 的主体结 构 ， 不 仅全 部安装 了空 调机组 ， 还 带 有 增氧 设备 ， 满 足 了高 原地 区的使 用要 求 。
铁 道 车 辆 第 ５ １卷 第 １ ２期 ２ ０ １ ３年 １ ２月
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ７ ６ ０ ２ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ — ０ ０ ７ ０ — ０ ５
我 国铁 路 客 车 空 调技 术 的 回顾 与 展望
欧 阳 仲 志
（ 青 岛 四 方 车辆 研 究所 有 限公 司 ， 山东 青 岛 ２ ６ ６ ０ ３ １ ）
致， 装 有空 调 机 组 ， 列 车 集 中供 电 ， 构造速度为 １ ４ ０
DCV在铁路空调客车供电系统的应用
DCV在铁路空调客车供电系统的应用铁路空调客车供电系统作为重要的铁路客运系统之一，其安全性、可靠性、舒适性等方面对铁路客运的运行质量起到了重要的决定性作用。
在铁路空调客车供电系统的设计及运行中，DCV（直流断路器）作为一种新型电气保护设备，被广泛应用。
本文将从DCV在铁路空调客车供电系统的应用进行论述。
一、DCV的基本概念及特点DCV，全称为直流断路器，在电路中起到了保护作用。
由于直流电路的断电方式和交流电路不同，因此直流断路器的构建也与交流电路中的断路器不同。
DCV是在保证电气安全的前提下，对直流电路进行切断和隔离的一种设备。
它的主要特点是结构简单、分位面积小、使用方便、重复电流热稳定性好等等。
在铁路空调客车供电系统的设计及运行中，通常选用的是带磁致动装置的电磁式直流断路器。
二、DCV在铁路空调客车供电系统中的应用（一）DCV在实现电路的保护中的应用在铁路空调客车供电系统中，DCV能够发挥其保护电路的功能。
当电路出现短路、过载或故障时，DCV会被自动触发，随之切断电路，保证电气设备不受损坏。
同时，由于铁路空调客车的特殊性质，其系统稳定需要保持一个较高的电压值。
DCV还能够在断路后，将电路剩余能量回收达到保护电路的同时节约能源的效果。
（二）DCV在控制电路中的应用在铁路空调客车供电系统的控制电路中，DCV也发挥着重要的作用。
通过DCV的控制，铁路空调客车的很多设备可以实现自动化。
例如，当车辆的空调设备被开启时，电路会被自动接通，并控制设备的运行。
同样地，当客车上的设备短路或故障时，DCV也能够起到自动关闭电路的作用，保护其它设备的正常运行。
（三）DCV在节能降耗中的应用在铁路空调客车的供电系统中，DCV的使用不仅发挥着保护电路和控制电路的作用，而且还能够在节能降耗上发挥着重要的作用。
DCV能够在电路短路或故障时，快速切断电路，避免能源的浪费。
同时，当电气设备工作过程中出现异常时，DCV也能够实时捕捉到异常情况，切断电路，从而避免电气设备因为持续动作而造成的能源浪费。
诱导空调系统在高速铁路客车上的应用
诱导空调系统在高速铁路客车上的应用一、国内外铁路客车及其空调系统的发展中国铁路拥有十分辉煌的过去。
然而，随着中国股改航空业的重组和大量高速公路的修建，航空运输和长途公路运输开始兴起，到1996年，中国的公路客运量甚至超过了铁路客运量。
从1997年开始，中国铁路开始进行全国性的铁路提速。
此后中国铁路经过了几次提速，到2003年客车最高毕竟运行时速的确达到了200公里以上。
在国外，高速铁路客车发展非常铁路迅猛。
例如，法国的高速铁路技术是一种一种比较成熟的技术，高速铁路(TGV)(TrainaGrandeVitesse法文超高速列车之意)已达到每小时513公里的实验速度。
而日本也正在开发"21世纪之星"高速列车，这种列车除时速高达350公里的超高速外，性能在性能上才较以往有大幅度的提高，还具有乘坐舒适和车内安静的特点。
德国将磁悬浮列车作为未来的新型，几年内这种列车最高时速将达到400公里。
国内外高速铁路客车的发展告诉动车我们，铁路即将进入一个快速路时代。
为适应铁路高速化的要求，必须对必须现有的空调电脑系统进行改进或提出新的空调理念。
二、铁路草拟高速化对客车空调装置提出的劲敌与普通空调客车较之，高速空调客车无论是速度还是设计结构都有较大区别，因此只有针对高速客车的实际情况设计研制适宜的空气调节系统，才能保证动车组内达到所要求的根本无法空气参数和空气品质，为旅客提供舒适旅途的旅行氛围。
针对高速客车的运行特点对其空调系统提出了如下要求：1)空调设备的重新安装位置要求降低高速客车由于其速度快(一般都在200km/h以上)，为了保证行车的安全并且提高走行的平稳性，其辅助设备(包括空调系统)及车体重心右边必须降低，以利于整车重心的降低。
2)空调系统的运转元件要求少高速客车由于其停站长短北行长，同时维护正常运营的人员少，因此必须保证其空气调节系统具有较高的稳定性和可靠性，这控制系统就要求高速客车空气调节系统的运转部件尽可能减少，以降低事故率，易于维护管理。
铁道客车全自动整流器的研制及应用
铁道客车全自动整流器的研制及应用摘要：针对25型双供电客车的电气功能缺失问题，研制了AC 220 V/DC 48 V全自动开关式整流器。
该整流器采用了3+1冗余并联设计，自动均流，具有功率大、体积小、安全可靠、智能运行的特点。
关键词：铁道客车；全自动；整流器1.双供电客车电气功能缺失问题和应对方案目前，在运用客车中有一批25B、25G型双供电的餐车或软卧车，其AC 380 V/220 V电源由悬挂的30kW柴油发电机组提供或由发电车集中提供，为空调机组供电：其DC48 V电源由悬挂的J5型5kW感应式发电机提供，为全车照明、直流电风扇等供电。
该批车既可编挂到空调列车中，也可编挂到普通列车中，还可单独编挂（专运）。
该批车存在着严重的电气设计功能缺失问题：在单独编挂(专运)或编挂到空调列车(仅此一个母车)中时，一旦车速低、停车时间过长或J5型发电机故障时，会发生蓄电池放亏，全车灭灯，由于无整流电源装置，即使有交流电，也无法供直流照明。
这种情况在实际运用中多次发生，影响了列车正常运行。
为了彻底解决该批车存在的交流电不能转换成直流电的问题，拟在此类客车的乘务间加装电源转换装置——全自动开关式整流器，输入AC 220 V，整流输出DC 48 V；其直流输出端并接于照明配电箱的L、D一端。
当客车编挂到空调列车中或单独编挂（专运）时，正常情况下J5型发电机提供直流电源；一旦J5型发电机故障，全自动开关式整流器自动投入工作，将交流电转换成DC 48 V输出，以避免直流断电。
由于大功率的客车全自动开关式整流器目前无定型产品，故需要立项研制。
1.客车全自动整流器研制中面临的主要难题双供电客车的最大负载直流电流可达到45 A（不含充电电流）。
从负载、体积、散热、安全等几方面考虑，开关整流器的输出功率选定为 2.5 kW比较合适。
研制中需要解决以下难题：1.高安全性与可靠性。
由于整流器安装在客车上，尤其是安装于专运客车上，要求其能够长时间安全、可靠地运行。
B21需求-空调机组KLC-35
25K型客车使用的KLC-35型空调机组
二、设备（产品）基本功能及技术参数及性能（附技术规格书）
适用于25K车型。
主要技术参数：
1主回路额定电压：三相 AC380V 50HZ；
2控制回路额定电压：单相 AC220V 50HZ；；
3制冷量：35.2KW；
4制冷剂：R22；5总风量：高速6000m³/h、低速4000m³/h；
6制冷剂充注量：5.5*2KG；
7功率：18KW；
三.设备（产品）的辅助功能要求
配件标识清楚，符合《关于铁路客车重要零部件管理标识的通知》车辆〔2012〕33号文件要求。
各配件附有使用说明书。
四.设备（产品）质量要求
附有铁路总公司指定的车辆验收部门签发的《铁路车辆产品验收合格证》，附有铁路产品CRCC认证标识（2004）(辆运电105号)。
五.资质要求
在中华人民共和国境内注册的合法经营企业，信誉良好、具有铁路总公司生产该型空调机组资质的企业或具有整车厂或该生产企业的代理授权书。
六.售后服务要求
具有专业的售后服务部门，能够在48小时内到达现场，处理问题。
3-2。
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图 ２ 变 速 空 调 机 组 运 行 状 态
２．２．２ 低 频 运 行 节 电 ２．２．２．１ 理 论 能 效 比 高
（１）在 标 准 工 况 下 ，室 内 温 度 Ｔｉｎ为 ２７ ℃ ，室 外 温 度 Ｔｏｕｔ为 ３５ ℃ ，采 用 制 冷 剂 Ｒ４０７Ｃ，一 般 普 通 空 调 机 组 或 变 速 空 调 机 组 高 频 运 行 ，为 了 满 足 一 定 的 制 冷 能 力 ，其 设 计 蒸 发 温 度 Ｔｅ为 ５ ℃ ，冷 凝 温 度Ｔｃ 为 ４５ ℃ ，对 应 的 蒸 发 压 力 Ｐ１为 ５．８４ｂａｒ，冷 凝 压 力 Ｐ２为 １７．３４ｂａｒ，蒸 发 传 热 温 差 为 ２２ ℃ ，冷 凝 温 差 为 １０ ℃ ，过 冷 度 为 ５ ℃ ，过 热 度 为 １０ ℃ ，理 论 计 算 能 效 比 ＥＥＲ 为 ３．７４７。 空 调 机 组 高 频 运 转 时 的 温－ 熵 图 见 图 ３。
直流变速空调机组可以直接使 用 ＤＣ ６００Ｖ 电 源 供 电 ，因 此 可 以 减 小 逆 变 电 源 容 量 ，车 内 温 度 较 高 时 即 自 动 调 高 频 ，平 稳 快 速 地 使 车 内 降 温 ，温 度 达 到 设 定 温 度 时 采 用 低 频 连 续 运 转 维 持 恒 温 ，因 温 度 波 动 小 ，对 供 电 系 统 电 流 冲 击 小 （图 ２）。
４ ０００ １ ８００ ２ ９００ １ ２５０
压缩机冷却能力／Ｗ ２ ５３１ １ ３８８ ２ ５５７ １ ４７９
压缩机 压缩机输入功率／Ｗ ６５８ ２２１ ５５８ １９３
排量 压缩机能效比
３．８４９ ６．２７６ ４．５８１ ７．６５７
８．１８ 压缩机额定电流／Ａ ４．３３ ３．４８ ５．０４ ４．３８
变频压缩机能效比试验结果 见 表 １。 含 变 频 器 与 不 含 变 频 器 情 况 下 压 缩 机 能 效 比 对 比 见 表 ２。
表 １ 变 频 压 缩 机 能 效 比 对 比
测试项
额定 半能力 额定 半能力 制热 制热 制冷 制冷
冷 凝 温 度／℃ （高 压／ＭＰａ）
３７．１ ２８．３ ４５．８ ４０．４ （２．１５５） （１．７００） （２．６７８） （２．３４３）
１ 定 速 空 调 机 组 存 在 的 主 要 问 题
（１）制冷量按额定载荷 ＡＷ２ 时所需的最大热负 荷选取。运营中，由于 客 车 空 调 系 统 的 热 负 荷 并 非 总 处于最大值，在非高 峰 期 或 天 气 变 化、季 节 变 化 时，制 冷量常常处于输出大于需求的不经济状态。
（２）定 速 空 调 机 组 通 过 频 繁 启 停 压 缩 机 的 方 式 来 调节制冷量的输出，压 缩 机 从 启 动 到 建 立 制 冷 所 需 要 的压力期间满功率运 转，客 室 内 温 度 达 到 目 标 值 时 停 机，停机后高低压平 衡，建 立 的 压 力 被 卸 掉，压 缩 机 再 次启动又 要 重 新 建 立 压 力。 这 种 控 制 方 式 增 加 了 能 耗。
直流变速空调机组是针对 ＤＣ ６００Ｖ 客 车 而 设 计 的，直接采 用 机 车 直 流 电 源 进 行 供 电，理 论 上 可 节 能 ３０％，且该技术已 在 地 铁 车 辆 上 得 到 应 用。 其 技 术 特 点是，将只能用 ＡＣ ３８０ Ｖ 供 电 的 传 统 空 调 机 组 更 换 为 ＤＣ ６００Ｖ 直接供电的变频节能型空 调 机 组。 空 调 机组通过采用专用变 频 技 术 和 系 统 控 制 技 术，自 动 按 照设定温度运行制冷 或 制 热，能 力 输 出 根 据 设 定 的 温 差自动调节，避免压 缩 机 的 反 复 启 停，减 少 开 关 损 耗， 节能环保。因直流供 电 无 需 逆 变 电 源，所 以 可 减 轻 整 车质量。
由于压缩机余隙 的 存 在，压 缩 后 的 高 压 气 体 排 出 后 ，留 在 余 隙 容 积 的 气 体 在 吸 气 时 膨 胀 ，占 据 了 一 部 分 吸入气体的比例。此 比 例 受 压 比 的 影 响 较 大，当 压 比 达 到 一 定 程 度 时 ，容 积 效 率 为 ０，无 气 体 排 出 。 ２．２．２．３ 开 关 损 耗 减 少
直 流 变 速 空 调 机 组 在 铁 路 客 车 上 的 应 用 李 贯 颖 ，李 敬 茂 ，杨 晓 庆 ，侯 运 彪
定速压缩机从开 机 到 建 立 制 冷、制 热 所 需 的 压 力 大 约 需 要 ３０ｓ～６０ｓ的 时 间 ，这 期 间 是 以 满 功 率 运 转 ， 当达到客室的温度时 停 机，然 后 高 低 压 平 衡 而 卸 掉 压 力 ，每 次 开 关 机 造 成 的 这 一 压 力 损 耗 定 义 为 开 关 损 耗 。
问 题 讨 论
铁 道 车 辆 第 ５１ 卷 第 ２ 期 ２０１３ 年 ２ 月
文 章 编 号 ：１００２－７６０２（２０１３）０２－００２９－０３
直流变速空调机组在铁路客车上的应用
李 贯 颖１，李 敬 茂２，杨 晓 庆１，侯 运 彪１
（１．济南铁路局 车辆处，山东 济南 ２５０００１；２．山东郎进科技股份有限公司，山东 青岛 ２６６０７１）
定速空调 机 组 有 ２ 个 缺 点：（１）为 了 压 缩 机 的 润 滑，压缩机每次开机 至 少 要 工 作 ４ ｍｉｎ 以 上；（２）为 了 避免频繁开停，程序 中 设 定 当 高 于 设 定 温 度 １ ℃ 时 允 许开机，低于设定温度１ ℃时关机，因此温度波动很大 （图 １）。
２ ＤＣ ６００Ｖ 直流供电变速空调机组节能原理
（３）空调机 组 只 在 夏 天 使 用，冬 季 只 使 用 其 通 风 功能，取暖还需在车 内 设 置 电 加 热 器，能 耗 高，空 调 机 组利用率低。
凝风机。其中，压缩机 的 耗 能 占 整 个 空 调 机 组 耗 能 的 绝大部分。目前，ＤＣ ６００Ｖ 客车变速空调机组采用的 是 定 速 压 缩 机 ，其 内 置 电 机 为 三 相 异 步 电 动 机 ，如 果 采 用 ＰＭＳＭ（永磁同步电机）压缩机，在 相 同 的 运 行 条 件 下 ，由 于 永 磁 同 步 电 机 的 效 率 高 ，其 功 耗 要 低 于 定 速 压 缩机的功耗。通过采用高效的 ＰＭＳＭ 压缩机，可以提 高 空 调 制 冷 系 统 的 能 效 比 ，节 能 ７％ ～１０％ 。 ２．２．１ 变 频 变 负 荷 节 电 原 理
直流供电变速空调机组通过采用先进的变频技术 和热泵供暖技术实现节能。 ２．１ 减 重 节 能
采用直流电直接 供 电 技 术 后，可 用 小 功 率 辅 助 逆 变 器 替 代 大 功 率 逆 变 器 ，为 伴 热 、厨 房 电 器 等 小 功 率 设 备提供电源。 ２．２ 采用高效 ＰＭＳＭ 直流变频压缩机节能
图 ３ 空 调 机 组 高 频 运 转 时 的 温 －熵 图
功耗为１０％～１８％，计 入 变 频 器 功 耗，因 此 高 频 运 转 时变 速 空 调 机 组 的 能 效 比 较 普 通 空 调 机 组 低 １０％ ～ ２０％ ；低 频 运 行 状 态 只 要 保 证 一 定 的 蒸 发 、冷 凝 温 差 即 可满足正常的制冷，达 到 维 持 恒 温 的 目 的。 采 用 制 冷 剂 Ｒ４０７Ｃ，设定蒸发温度差为７ ℃，则 蒸 发 温 度 Ｔｅ′为 ２０ ℃，冷凝温差为５ ℃，冷凝温度 Ｔｃ′为４０ ℃，对应的 蒸发压 力 Ｐ１′升 高 为 ９．１１ｂａｒ，冷 凝 压 力 Ｐ２′降 低 为 １５．３８ｂａｒ，压缩机的压比（Ｐ１／Ｐ２）降低，理论计算 其 能 效比 ＥＥＲ′为８．６９５。空调机 组 低 频 运 转 时 的 温－熵 图 见 图 ４。
能效比（带变频器） ３．４３７ ５．４６３ ４．０４０ ６．３９２
摘 要：以 ＤＣ ６００Ｖ 供电铁路客车为例，从直接供电技术、直流变速 技 术、热 泵 供 暖 技 术 等 方 面 介 绍 了 直 流 变 速 空 调机组节电、节能原理，为在 ＤＣ ６００Ｖ 客车和动车组上使用直流变速空调机组提供了依据。
关键词：ＤＣ ６００Ｖ 直流供电；客车；变速空调；节能 中 图 分 类 号 ：Ｕ２７０．３８＋３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
压缩机冷却能力／Ｗ ２ ５０３ １ ３３３ ２ ４５４ １ ５２７
压缩机 压缩机输入功率／Ｗ ６５１ ２１４ ５３３ １９５
排量 压缩机能效比
３．８４８ ６．２２６ ４．６０７ ７．８２７
９．１５ 压缩机额定电流／Ａ ４．４１ ３．３６ ５．０５ ４．４４
ｍＬ／ｒｅｖ 变频器输入功率／Ｗ ７２８ ２４４ ６０７ ２３９
定速空调机组的目的是给车内降温和维持车内恒 温。降温需一定的功 率 储 备，维 持 恒 温 不 需 太 大 的 功 率。定速空调机组与变速空调机组降温和恒温的方式 不 同 ，前 者 是 靠 不 断 地 开 停 压 缩 机 来 维 持 车 内 的 温 度 ， 后 者 是 靠 低 频 、低 功 率 运 转 来 维 持 车 内 的 温 度 。
（２）变 速 空 调 机 组 在 高 频 运 转 时 由 于 其 变 频 器 的 ·３０ ·
图 ４ 空 调 机 组 低 频 运 转 时 的 温 －熵 图
（３）在保 证 实 用 的 传 热 温 差 情 况 下，低 频 运 转 时 能效比提高了１３２．１％。由于在低 频 运 转 时 制 冷 剂 流 量减小，传热量减小，而 换 热 面 积 不 变，因 此 低 速 下 的 相 对 换 热 面 积 增 大 ，传 热 温 差 减 小 ，压 比 减 小 。 ２．２．２．２ 压 缩 机 的 容 积 效 率 提 高
目前我国正处在 铁 路 交 通 高 速 发 展 期，电 气 化 铁 路网 已 遍 布 全 国 各 地，采 用 ＤＣ ６００ Ｖ 直 接 供 电 技 术 已成为普速客车的主要发展趋势。空调装置是铁路客 车 的 重 要 部 件 ，也 是 主 要 能 源 消 耗 系 统 之 一 ，如 何 减 少 能 源 消 耗 、保 证 运 行 可 靠 是 铁 道 车 辆 专 业 的 重 要 课 题 。