地铁车辆中湿度开关和模式计算时间对空调制冷效果的影响

　　摘 要: 通过分析武汉地铁 8 号线三期空调制冷温度过低得情况，来研究地铁定频空调中的湿度开关和模式计算时间对 空调制冷的影响。得出选择适当湿度开关数值和取消模式计算时间可以使得地铁列车内的温度更加稳定舒适。

　　关键词: 定频空调; 湿度开关; 模式计算时间

　　0 引言

　　随着城市发展，近几年国内许多大型城市相继开通或在建 地铁。而地铁空调属于电动客车的重要部分，为乘客提供舒适 的温度和新鲜的空气。地铁空调分为定频和变频，其中定频空 调在进行制冷的过程中会对温度进行监测，当温度达到温度曲 线规定的温度时，空调会根据温度选择所需要的制冷工况进行 制冷，直到温度达到规定的温度。其中在进行制冷工况切换的 过程中，有些厂家的设备会每隔一定时间计算一次运行模式， 根据检测到的客室温度和压缩机的运行时间来决定下一个空 调制冷的工况。国内现有的定频空调中，不同厂家对模式计算 时间的设定是不一样的。

　　有些将模式计算时间设定为在不同 的运行工况下，计算的时间不同; 有的则是将计算时间固定不 变，统一设定为一个值，用来对工况进行切换。同时为了提高 乘客舒适度有些列车上会设置湿度开关，当湿度达到设定值后 开关动作，制冷目标温度根据设定程序降低一定度数。武汉夏季天气湿度非常大，湿度常年在 85% 以上，且夏 季温度也很高。武汉地铁 8 号线三期在前期运营过程中发 现，当列车在自动冷模式时，会偶发出现客室温度偏离目标温 度过大，造成客室温度过低的情况，针对此情况本文对其进行 了一系列 的 分 析，通过分析采取措施，使得此情况得到了 解决。

　　1 湿度开关和模式计算时间对制冷效果的影响

　　地铁列车空调在运行过程中，客室内的温度调节是一个复 杂的过程。在不同站点乘客数量和开关门的时间不一样，那么 客室内的温度也会随之有所变化。因此在运行过程中会自动 根据客室内的温度进行一系列的调节。而网络系统进行调节 的过程中会有一个调节的标准曲线。通过采集室外和室内的 温度进行实时的调节，确保温度能够维持在一个稳定的区间。 图为地铁列车进行自动冷过程中运行模式选择的制冷工况曲 线，左侧线为启动时工况，右侧为制冷时工况。

　　空调控制系统根据室内 温度与目标温度进行对比，依据温度曲线来调节空调机组运行 的制冷等级。目标温度在不同地铁或不同线路上设置也不大 一样，目前通用的是利用 UIC 曲线进行设定，参考室外温度，利 用公式进行计算来得到目标温度。因此目标温度是一个动 态的。目前我国地铁建设迅速，地铁列车运行环境复杂。

　　有的列 车全程运行在隧道内，有的全程高架，有的隧道和高架混合。 对于前面两种运行环境而言，相对来说列车的温度调节起来比 较容易。而对于有隧道和高架混合的环境而言，高温天气时， 列车从隧道到高架，或者从高架到隧道，此时温度变化比较大， 因此温度调节比较复杂。对于运行环境比较稳定的地铁车辆而言，地铁空调运行一段时间后，空调会长时间在通风模式和 35% 制冷进行来回切换。

　　而对于运行环境变化比较大的情况， 此时隧道和高架的温差会影响空调的目标温度，此时制冷工况 会在高于 35% 的情况运行。而且不同城市的湿度也会有很大 影响，当环境湿度达到湿度开关的动作值时，此时会降低目标 温度。 针对上述情况，对空调系统存在模式计算时间和湿度开关 的列车，假设当时客室处于通风到制冷的临界状态。 设 T: 室内温度 t1: 压缩机运行时间 t2: 模式计算时间 Tic1: 变化前得目标温度 Tic2: 变化后的目标温度 CP1、CP2: 分别代表为 1 台空调机组中的 2 台压缩机 当室内温度为: Tic1 - t4 ≦ T，且 Tic2 + t1 ≦ T 时，此时空 调则会进入 100% 制冷模式。

　　空调运行过程中有一个运行条 件，压缩机启动和停止必须满 3 min 的限制，因此压缩机启动 后必须运行 3 min，中途可以进行减载运行。假设室内温度为 当空调进入 100% 制冷工况的时候，运行一段时间，当室内温 度达到以下条件: Tic2 + t3 ≦ T ≦ Tic2 + t2 t1 < 3 min 按照温度曲线，此时空调应当进行减载，进行 85% 制冷。

　　空调的运行模式是每隔 t2 计算一次，最极端的情况时压缩机 运行时间 t1 ≦ 3 min，此时压缩机任然要运行 t2 时间达到模式 计算时间，这时空调依然运行在 100% 制冷。空调 100% 制冷 运行时间最长达到 3 + t2 min。目前有些地铁车辆设置的模式 计算时间有些最高可达 3 min，因此在此条件下空调 100% 制冷 运行时间为 6 min，此时客室内温度远低于进入通风模式的温 度 Tic2 - t5，因而出现客室制冷温度过低的情况。

　　当时 8 号线地铁列车的目标温度为 25 ℃，湿度开关动作 值为 65% ，温度梯度为 0. 5 ℃，模式转换时间 2 min。由于当时 由通风状态到制冷工况时，模式计算时间还未到，因此温度继 续上升。等到模式计算时间时，此时湿度开关恰好动作，导致 目标温度下降，变为 24 ℃，列车空调系统直接进入 100% 制冷。 在实际进行 100% 制冷时，客流量适中的情况下，温度下降趋 势为 1 ℃ /min 左右。运营达到通风状态时室内理论上的极端 温度可达到 20 ℃，而当时的实际温度为 22 ℃。列车最适宜温 度在 25 ℃，顾客的舒适度是最好的，顾客投诉最少。当目标温度偏离过大达到 22 ℃ 时，顾客投诉率会直线上升，影响列车 运营。

　　2 提高湿度开关值和取消模式计算时间制冷效果分析

　　取消模式计算时间后，当出现上述的情况时。根据所发现的情况，后期根据实际情况调高了湿度开关动 作值，同时取消了模式计算时间。当取消计算时间后，制冷过程中空调此 时会根据温度曲线进行平稳的降温，虽然增加了空调 的制冷运行时间，但也避免了在特定条件下出现温度急剧降低 的情况。列车库内和线上运营情况良好，目标温度不会出现大 的变化，基本能够维持在 25 ℃左右进行变动，而且变动是平缓 进行。

　　当湿度开关动作后，此时的空调也能够根据制冷曲线进 行平缓调节，根据室内温度选择所需要的工作模式。不会出现 维持在某一个高制冷工况内的情况。 目前有些地铁虽然说大部分是在隧道内穿行，但也有少部 分城市的地铁会上高架运行。特别是武汉这种城市，当列车从 高架运行进入隧道时，如果遇上高温天气出现高架上温度和隧 道内温差相差太大和不同区域湿度变化比较大的时候。如果 存在模式计算时间和出现湿度开关设置值不合理的情况时，会 出现目标温度下降过大，使得空调进入更高的制冷工况后保持 一个长时间的高制冷工况状态，进而导致客室温度下降过快的 情况。因此取消模式计算时间和综合区域湿度分布特点设置 湿度开关动作值，可以有效避免此情况发生。

　　空调设备论文投稿刊物：《制冷与空调》(月刊)创刊于1990年，由科学技术部主管，中国制冷空调工业协会、中国科学技术交流中心联合主办的专业性期刊，宗旨和任务：加强行业管理，密切政府、行业、企业联系，融信息、技术、管理为一体，促进科技成果转化，推动制冷空调行业技术进步与发展。

　　3 结语

　　设置湿度开关和模式计算时间的初衷是为了提高乘客舒 适度。因此应该结合目标城市的天气情况设置湿度开关动作 值，同时取消模式计算时间。这样可以防止出现客室温度下降 过低情况，提高空调工作模式转换灵敏度，可以提高乘客舒 适度。

　　参考文献:

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　　[2] 徐凤芹，程斌. 武汉地铁空调运行控制温度优化分析 [J]. 制冷与空调( 四川) ，2015，29( 2) : 186 - 190.

　　[3] 罗仕维. 地铁车辆空调系统的研究[D]. 长沙: 湖南工业 大学，2016.

　　作者：梅进武，陈 思

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