A型地铁车辆客室通风系统设计

A型地铁车辆客室通风系统设计

李聆祎 曹艳艳 曲晓梅 李文斌

中车大连机车车辆有限公司

摘要：本文针对A型地铁车辆车体结构，通过对客室内气流组织CFD分析，对空调机组的性能参数、控制系统、风道、废排装置等进行设计评估，保证客室内舒适的乘坐环境。

关键词：客室通风系统 CFD分析 排风量计算 风道系统

前言

国内A型铝合金地铁车辆通常为6节编组或8节编组，每节车设置2台空调机组，分别布置在顶棚的¼和¾处，同时为保证客室内通风的均匀性，在每节车的中顶上方设置一个贯穿整节车厢的风道系统，并在侧墙板内，每个窗区两侧设置车内的回风道；并且在车顶安装6个废排装置以保证客室内正压的稳定。

1 客室内通风系统整体布置

客室通风系统由空调机组，控制柜，送风风道，回风风道，废排装置组成。

当空调机组开始运转后，外部新风通过空调机组两侧新风口，经过滤与回风混合。混合风在蒸发器前过滤后由蒸发器冷却后通过送风风机送入主风道，再通过车顶格栅出风口送入车厢内。送入室内的冷风与室内回风混合后，再由回风口回到机组以供再循环用。空调机组工作时，一部分回风通过排风装置排出车外。排风口排出的空气量与新风量相互平衡，从而维持客室内的气压稳定。

如TC车的通风系统布置图如图所示

图1 TC车通风系统配置图

2 空调机组

根据地理环境条件及乘客舒适性要求，经过计算，在保证能效比＞2.3的情况下，客室内采用42kw的变频空调机组两台。

空调机组采用端送风端回风顶置式机组，机组两侧为新风口，新风从此进入后，在经过蒸发器，通过两侧的送风口吹入到相对应连接的风道中，客室内的回风通过客室两侧的回风道进入到回风口中。空调机组送回风示意图如图2所示

图2 空调机组送回风示意图

所有部件安装座及支架均采用不锈钢材质，为保证空调机组在运行过程中不会出现盖板突然打开碰触到电网或限界的情况发生。

3 风道系统

为保证地铁车厢内通风无“死区”，突破了以往风道设计的理念，将风道设计为一个贯通整节车的结构，从以往的到间壁截止改善为直接通到贯通道区域。

由于空调系统采用的是端送风端回风的形式，因此，需设计一个分配箱来连接空调的送风口和车内的风道系统，分配箱通过顶部的小件固定在车体上，其带角度的一侧和空调机组钢结构插接，下部通过法兰与两侧的风道连接；分配箱内部设置导流板，将空调机组吹出来的风量按比例分送给分配箱两侧的风道内。分配箱的形式见附图3

图3 分配箱示意图

空调吹出来的风通过分配箱输送到风道中，再经由风道中的静压箱吹入风道的风口中，风道的静压箱可将空气动能转化为静压，使空气流动变得缓慢、均匀、稳定，同时能降低噪音。另外，静压箱内出来的空气静压升高、压力均匀恒定，可以沿风道内传送更远的距离，保证车内各个区域均有风吹入客室。

客室的回风进入侧墙内部的回风道，通过空调机组内部的负压使回风回到机组内，完成制冷循环。风道示意图见附图4

图4 风道断面示意图

4 风道CFD分析

计算流体力学（CFD）是一门通过求解大量的控制方程来预测流体流动等相关现象的学科。在设计风道的过程中，可通过CFD的分析计算，有效的看出整车风道各个出风口的风速是否均匀，是否有无风区域，从而降低后期空调和风道联调时带来的不利影响。

通过对风道系统的CFD的分析可以看出，整个风道的风口出风较为均匀，设计基本合理，如下图所示

图5 CFD分析图

5 废排装置

A型地铁车辆每辆车车顶设置6个自然废排装置，将客室内循环过的混合空气排出客室，同时保证客室内的压力稳定。

自然废排装置是利用调节风门的开启与闭合将客室内气体排出。当客室内无正压时，调节风门保持闭合状态；当客室内有正压时，调节风门打开，根据客室内正压大小，调节风门开放角度不同，正压越大，开度也越大。在火灾等特殊情况下，车内新风关闭，车内正压消失，废排装置也关闭。此种废排方式完全能满足车辆空调系统的废排要求，与主动废排装置相比较具有以下特点：减少设备维修量、故障率低、没有噪声影响、不需要电力引线、减小蓄电池工作负荷

图6 废排装置排风示意图

结束语

在设计A型铝合金8节编组车辆时，吸取了以往设计的经验，改良后的通风系统，联调效果较为理想，送风均匀性、风速均已达到乘客的舒适性要求，为以后的通风系统设计提供了好的借鉴作用

参考文献

1.TB/T 1957-91 铁路空调客车热工计算方法.【S】

2.祁照岗，陈江平，胡伟.汽车空调风道系统CFD研究与优化.【J】 .汽车工程,2005 

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