第三章 动车组通风系统

➢ 为减少压力波的影响，保证旅客的舒适度，一方 面高速车辆必须采取良好的空气压力密封，列车 空调装置的进排气口应避开低压或涡流区布置， 另一方面需要加装可控的间歇或连续作用式进排 气控制装置，以便在车外压力发生变化时调节进 排气口的工作状态，防止车内空气压力变化过大， 并保持一定的的正压（一般不小于30Pa）。目前， 各国解决压力波动问题的方式不尽相同。
名称
粒径（m）
效率（%）
粗效过滤器
≥5.0
80>E≥20
中效过滤器
≥1.0
70>E≥40
高中效过滤器
≥1.0
99>E≥70
亚高效过滤器
≥0.5
99.9>E≥95
A
99.99>E≥99.9
B
高效过
滤器
C
≥0.1
99.999>E≥99.99 99.9999>E≥99.999
在20% 额定风量下， D
E≥99.999
26
第三章 动车组通风系统
五、空气压力波动控制装置 我国铁道部在高速动车组的招标文件中也对车
内气压的舒适性作了具体要求：在各车厢的地 板下安装1台给排气一体型连续换气装置以控制 车内压力波动。压力变化的最大值不得超过 1000 Pa，压力变化率不应超过200 Pa/s。
27
第三章 动车组通风系统
12
第三章 动车组通风系统
（一）主风道 ➢ 作用：将经过空气冷却器或预热器处理后的空
气输送到客室内。 ➢ 主风道的截面，一般有圆形和矩形两种。 ➢ 按风道截面沿长度方向是否变化，有变截面和
等截面风道之分。
13
第三章 动车组通风系统
（二）回风道 ➢ 回风道是车厢与通风机之间，用于传输再循环空
气的通道。回风道的断面形状一般根据其在车内 的安装位置和空间大小而确定。回风道在客室一 端与回风口相连。客车上的回风口大部分设在客 室内通风机端端壁的下部，采用集中回风方式。
下图为CRH5动车组压力保护系统示意图。
38
第三章 动车组通风系统
39
第三章 动车组通风系统
压力监控单元负责驱动压力保护系统，完成压力检测和数 据处理功能。它监控压力波的幅值和变化率，由微处理器 对传感器的信号进行处理。车内安放了1个压力监控单元， 输出控制电平作或运算后，通过单独的信号线控制新风及 废排单元的气动阀。
28
第三章 动车组通风系统
➢ 新干线车辆在换气系统中采用压力缓和装置解 决车内气压波动问题，其实用产品主要有：截 止阀、高速高压风机、无源压力缓和装置以及 有源压力缓和装置。
பைடு நூலகம்29
第三章 动车组通风系统
图3-3 压力缓和装置的作用效果
30
第三章 动车组通风系统
➢ 对于最高速度达到300km/h高速列车（500系列）来 说，由于列车外表面的压力变动可高达7.5kPa，已 有的连续换气装置也不能满足要求，所以日本在原 有换气装置的基础上开发了新的“压力缓和装置”。
2
第三章 动车组通风系统
➢ 按照工作动力来区分，通风系统可分为自然通风系统和 强迫通风系统。
➢ 图3-1为客车空气调节装置中最常用的强迫通风系统示意 图。
➢ 系统工作时，在通风机组的作用下，室外新鲜空气经新 风口吸入车内，经滤尘器过滤并与回风混合后送入空气 处理室，经过蒸发器冷却或者由电预热器预热，送入主 风道，再由各送风口均匀地送入室内。室内空气的一部 分，经回风口、回风道被通风机吸入作为再循环空气重 复使用；另一部分则经由排风口和排风扇排出车外。
通过废排单元中废排气流的调整以及空气处理 单元中新风气流的调整可确保车内压力平衡。
34
第三章 动车组通风系统
亦即在列车高速通过长隧道时，或者在海拔 3500-4000m以上的高原（如青藏高原）上运行时， 司机按下操纵台上的按钮“隧道模式（或称压力 保护模式）”。
空气处理单元内的新风风门关闭，废排单元将关 闭，系统只进行回风。这样通过废排单元中废排 气流流量的调整以及空气处理单元中新风气流流 量的调整可以确保车内维持正常大气压力。
6
第三章 动车组通风系统
通风机的类型
1、离心式 按叶片形式可分为 后向型：叶片曲率大， 效率高 前向型：风压大 径向型：用于风压较低 的处所
7
第三章 动车组通风系统
2、轴流式
特点：空气的吸入和排出方向与通风机轴平行，产生 的压力比离心式低，但输送的空气量大，常用作冷却风 机和排风扇。
8
第三章 动车组通风系统
（一）吸风口 ➢ 吸风口也称新风口或进风口，它是新鲜空气的吸
入口。吸风口一般布置在装有通风机端的车门上 部，也有设置在车端上部和车顶上部的。
16
第三章 动车组通风系统
（二）送风口 ➢ 送风口的作用是给车厢分配空气。其形式对射流的扩散及
空间内气流流型的形成有直接影响。送风口处一般都装有 散流器（送风器）。 ➢ 集中送风的通风系统，其送风口一般都沿车顶棚或侧壁均 匀布置。图3-2为常用的送风口型式，其中图（a）为圆盘 式散流器，图（b）、（c）、（d）为直片式散流器。 （三）调节板 ➢ 作用：调节通过风道的空气流量，其结构根据风道截面形 状而定。
速度来评价，评价指标分为七级：第一级为 200Pa/s，它对应于没有不舒适感觉；第七级为 300Pa/s，它对应于强烈不舒适感觉；可以忍耐 值为三级，约为233.4Pa/s。
25
第三章 动车组通风系统
五、空气压力波动控制装置 针对上述问题，世界各国对高速列车都有自已
的具体要求。如日本要求车内的最大压力变化 率，新车不超过200Pa/s，旧车不超过300Pa/s； 德国规定的压力变化率范围为：200～400Pa/s
阻力（Pa） ≤50 ≤80 ≤100 ≤120 ≤190 ≤220 ≤250
≤280
20
第三章 动车组通风系统
1、粗效过滤器 ➢ 粗效过滤器的滤材多采用玻璃纤维、人造纤维、金属网丝
及粗孔聚氨酯泡塑料等。 2、中效过滤器 ➢ 中效过滤器的主要滤料是玻璃纤维(直径比粗效过滤器的
玻璃纤维直径小，约为10μm)、人造纤维(涤纶、丙纶、脯 纶等)合成的无纺布及中细孔聚乙烯泡沫塑料等。 3、高效过滤器 ➢ 滤料一般是用超细玻璃纤维或合成纤维加工制成的滤纸。
17
第三章 动车组通风系统
图3-2 送风口型式
18
第三章 动车组通风系统
四、车内空气净化设备—空气过滤器 空气中总是不同程度的含有各种灰尘和杂质。
过多的灰尘进入车内，不仅会影响旅客的舒适 和健康，也不利于空气处理设备的正常工作。 因此，通风系统中设有空气过滤器。
19
第三章 动车组通风系统
表3-1 空气过滤器的分类性能指标
14
第三章 动车组通风系统
（三）排风道 ➢ 排风道是用来排出车内污浊空气的，所以其一端
连接在排风口，而另一端与排风扇相连或与自然 通风器连接。由于外界新鲜空气不断被送入车内， 与其等量的车内污浊空气就由排风口，经排风道 被排出车外，以保持车内压力恒定。
15
第三章 动车组通风系统
三、吸风口、送风口及其调节板
21
第三章 动车组通风系统
空气净化器
22
第三章 动车组通风系统
五、空气压力波动控制装置 乘坐高速列车或飞机有时会因频繁的耳鸣现象而
感到不适。这种现象因由室内外的气压差而出现。 ➢ 如果车内空气压力的变化量及变化速度超过一定
值，则会刺激旅客的耳鼓膜，引起耳胀耳痛，从 而影响乘客的舒适性。
23
第三章 动车组通风系统
35
第三章 动车组通风系统
CRH2动车组车内空气压力波动控制：
为控制车内空气压力波动，CRH2动车组在车底 下部安装供排气一体的换气装置。换气装置采用 变频器控制送风机的运行转速，运行速度高于 160km/h 时 ， 风 机 高 速 运 行 ， 低 于 160km/h 时 ， 风机低速运行。通过提高送风机的静压力性能， 能够更好地抑制客室内的压力变动，同时确保客 室内换气量的要求。
3
图3-1 客车空气调节原理图
4
第三章 动车组通风系统
➢ 通风系统一般由风机、进排风装置、风道以及 空气净化设备组成。
➢ 高速列车的通风系统通常还包括空气压力波动 控制装置。
5
第三章 动车组通风系统
一、通风机（组） ➢ 通风机组是通风系统的动力装置，它由离心式通
风机和电动机组成，一般安装在车辆端部平顶板 上部空间，也可安装在车下部，其安装处所主要 取决于空气处理设备的位置。
➢ 通过调节阀门开度，保持进气口和排气口的平衡， 使车内压力变化更小，提高了列车运行舒适度。
33
第三章 动车组通风系统
CRH1动车组车内空气压力波动控制： CRH1动车组的废排单元结构内设置了车内空
气压力自动调节型压力保护装置。 每辆车都有两个废排单元，分别位于每辆车的
两个端部、车顶棚和顶板之间，用于新风气流和 废排气流的流动，以及新风气流的紧急通风。
五、空气压力波动控制装置 据日本在新干线上进行调查的结果：当车内压力
在-0.2kPa以下时，开启车门时有“耳感不适”的 现象；当车内压力在+0.2kPa以上时，同样也存在 开启车门时发生“耳感不适”；超过+0.5kPa时， 车门一打开，旅客将感到“极度不适”。
24
第三章 动车组通风系统
五、空气压力波动控制装置 车内气压对人体舒适性的影响可以用压力变化
➢ 日本新研制的风量控制式换气系统 (即换气控制阀) 示于图3-4。
31
第三章 动车组通风系统
图3-4 风量控制式换气系统
32
第三章 动车组通风系统
➢ 该系统的进、排风口由电磁阀开闭，电磁阀受车 内、外压力传感器和进、出隧道信息的控制。