动车组车厢温度异常故障分析

动车组车厢温度异常故障分析

崔鹏翔,赵金龙,钱凯

中车长春轨道客车股份有限公司，吉林 长春130000

摘要：针对动车组空调系统在运营阶段出现的故障，从空调系统的控制逻辑、新风循环方式、制冷原理、混合风箱结构组成等方面分析故障原因。针对混合风箱回风阀的故障原因，采取修改控制逻辑的措施，有效的降低了空调系统混合风箱的故障率。

关键词：动车组；空调系统；故障分析；

1 动车组空调系统概况

动车组空调系统的主要作用是调节车内温度，同时为动车组进行通风换气，改善车内环境，提高旅客的乘车舒适性。动车组空调系统的结构主要由以下几部分组成：装在车顶的单元式空调机组，连接车体排水口与空调机组之间的排水管路，安装在车顶并贯穿于整车的供风道组成和风道两侧与侧墙风道连接的软风道，空调机组两侧的新、回风混合风箱、新风格栅，安装在车下的废排单元，布置在车厢各个主要区域的温度传感器，布置在车内的废排风道、控制系统和布置在通过台的和风扇加热器。

新鲜空气经过外部两侧的新风口进入，回风主要通过位于通过台平顶板处的格栅吸入。回风和新鲜空气在两侧混合风箱中混合，这两个混合风箱位于新风格栅和空调机组侧面之间。混合空气由两边进入空调机组，经过蒸发器制冷或经过电阻式加热器加热，经过供风道及各出风口进入车厢。废排空气由车厢内废排风道统一输送至车下废排单元，并由废排单元统一排出。门廊的风扇加热器为附近区域供暖。控制器读取新鲜空气、回风和旅客车厢的温度传感器数值，决定不同部件的运行。

动车组空调系统部件分布在车辆所有区域，机械结构和电气结构均非常复杂。各个部件故障均能导致车厢温度异常。常见故障包括：

1）控制器通讯故障，导致空调系统不工作；

2）空调机组的风机故障、压缩机故障和电加热器故障，导致空调机组无法制冷或制热；

3）混合风箱回风门电机异常，造成风量分配失衡，导致车厢温度过高或偏低。

为保证空调系统正常工作，及时处理回风门电机故障，对空调系统运行数据进行了大量搜集、调查及分析，总结回风门电机故障原因，提出处理措施。

2 混合风箱回风门电机故障原因分析

2.1 车厢温度异常故障现象

动车组在运行期间，机械师反馈全列客室温度较高（外温41℃，客室温度30℃，座椅点温29℃，出风口温度21℃），后续机械师集控全列空调至-2K模式，客室温度逐渐下降，但个别车厢仍然温度较高，后经复位空调控制主机后客室温度逐渐恢复正常，所有客室出风口温度保持在12-23℃之间。

2.2 混合风箱回风门电机故障分析

下载现车空调数据分析，11:00分后，因外温处于39-41℃附近，导致新风量开始在900m³/h、1350m³/h档位切换，回风阀开度根据新风量进行调整，12:54分，新风量再次变化，此时回风阀累计动作10次，回风阀执行关闭40s、关闭12s两次动作指令（回风阀全行程动作周期为35s），导致此时回风阀实际状态为全关，导致此时回风阀实际状态为全关。

此后，由于回风阀实际处于关闭状态，车外新风量加大，因新风温达到40℃，空调机组负荷加大，送风温度升高，空调机组吹入客室内的冷量减小，导致此后车厢内温度开始缓慢升高。

此问题对头车和中间车温度造成的影响程度不同，因为头车定员较少热负荷较小，车内温度上升较为缓慢；而中间车定员较多热负荷较大，车内温度上升较快，最高达到30℃左右。

2.3 控制逻辑漏洞

根据新风温度不同，新风量分为3个等级，不同新风量等级对应不同回风阀开度。（1）当新风温度≤-20℃或新风温度＞40℃时，新风量≥900m³/h，回风阀开度为90%；（2）当-20℃＜新风温度≤-5℃或26℃＜新风温度≤40℃时，新风量≥1350m³/h，回风阀开度为60%；（3）-5℃＜新风温度≤26℃时，新风量≥1800m³/h，回风阀开度为60%。

回风阀根据不同的新风量等级保持不同的开度，当回风阀需要动作时，从当前位置直接开或关到目标位置。为避免回风阀动作过程中的累计误差，回风阀每动作10次（累计次数断电后清零，重新上电时风阀进行全开校准），下一次动作时，执行一次校准：先打开40s，保证风阀处于全开位置后，再关闭至目标位置。

经查软件程序代码，发现当回风阀在执行第10次全开校准时，未重新赋予风阀“开”动作指令，此时风阀会执行上一次动作指令，故当上一次风阀执行的动作指令为“关”时，则回风阀全开动作会错误执行为全关动作。

由于故障时刻，动车组运行环境温度始终维持在40℃左右，此温度为回风阀60%开度、90%开度控制临界点，回风阀依据温度回差进行反复切换，当切换至第10次时触发回风阀校准逻辑，由于软件程序代码编写错误，回风阀第10次动作校准时未赋予“开”动作指令，导致回风阀在本次动作时无法进行全开校准动作，实际延续执行了第9次“关”动作指令，造成回风阀异常关闭，此时空调新风量增加，外温高达40℃，新风负荷较大，车内温度无法维持，导致客室温度较高。

3 处理方法及改进方案

重新编写空调软件程序代码，赋予回风阀第10次动作校准时“开”动作指令，确保回风阀第10次全开校准逻辑可正确执行，避免回风阀在温度控制临界点反复动作时执行错误“关”指令，使回风阀异常关闭。跟踪运用情况，回风阀在环境温度40℃控制临界点动作正常，空调运行情况良好，整治方案有效。

4 结语

通过对上述故障的分析和处理，有效的降低了空调系统在动车组运营期间的故障率，为旅客提供了舒适的乘车体验。

参看文献

［1］李海涛，郝明吉 . 标准动车组空调系统智能化优化设计［J］. 制冷与空调，2020（7）.

［2］刘渠海，张玉刚. 复兴号动车组空调系统设计优化及应用［J］. 山东工业技术，2018（21）.

［3］韩涛. 动车组客室空调系统故障检修分析［J］.南方农机，2020（3）.