国内外铁道车辆空调的发展现状

铁道车辆制冷与空气调节

b）车厢与外界环境之间只用压力调节器联通，用于向外界排出部分废气，如图2中10所示，故车厢可实现近拟的全封闭。这样，可以保持车内温度和对外界一定的正压力，防止风沙进入，可解决列车提速后经过隧道产生的压力波动和噪声影响，提高快速列车乘坐的舒适性。

c）该系统使用的压力空气由机车提供或来自各车厢安装的压气机，管路布置比较简单。特别是提速后采用的大马力机车和电力机车拖动，安装合乎要求的压气机应该不成问题，而且可以不需要专门的空调发电车。

d）末端装置采用诱导器送风，可大大减少处理的空气量，空气处理设备减小，可取消回风管道，通风机耗电量也相应减少，有利于节约客车空调能耗，降低运行成本。

e）该系统结构较单元式空调机组简单，可将空气制冷机组安装在车厢下以节省客车空间，降低车辆重心，提高客车运行速度和平稳性。

二、国外铁道车辆空调的发展

在日本,最初在铁道车辆上安装空调是在当时的特快列车上，用以调节车厢内的温、湿度，以提高乘坐舒适度,至今已有50多年的历史。当时,开发有各种各样的空调，但直到1964年东京奥运会开幕之前，才在东海道新干线整列车上安装空调装置，当时将空调安装在车顶，近来，随着列车的高速化，空调几乎都安装在车辆地板下。日本东武铁道100系新型特快列车专用的新型空调系统：为了在一年四季都不使空调机闲置，采用热泵式空调机，并装用了变压变频能童调节装置，以便根据空调负荷精确地调节空调机的能量。这种热泵可在-20℃的情况下起动、运转。另外，为弥补低温时的能量不足，以及在梅雨期进行除湿时不致过冷，空调装置内还安装了PTC加热器。1970年起，通勤车上也开始安装空调，从而大大改善了上、下班高峰时的车内环境。在车辆的车顶上设置1台，空调控制器设置在空调附近的顶棚部，省略了与空调装置连接的配线。此外，运用模糊推论、年度全自动功能、加热除湿功能等，根据季节与乘客的状况进行控制。其缺点是：首先车辆顶部受到车辆限界的限制，其安装空间有限，其次是使车辆的重心提高，不利于高速化。

三、铁路客车空调存在的问题以及发展趋势

铁路客运作为我国最主要的一种客运方式，如何在新形势下改善旅客乘车环境将成为一个迫切需要解决的问题。并且列车空调一旦发生故障，后果是很严重的。据美国媒体报道，德国当局7月11日宣布，德国至少3趟列车因遭遇高温天气而出现故障，列车内空调停止运行， 52名乘客因高温身体出现不适，其中8人中暑虚脱，另有44人也需要医疗救助。报道指出，德国这种现代化的高速列车采用了封闭式车窗，无法打开，因此一旦空调系统崩溃，车厢内的空气循环将受到严重影响。3趟列车当地时间10日晚从柏林开往德国西部，其中2辆列车的空调系统在即将到站时出现故障停止运行，另外1辆列车的空调在抵达比勒费尔德市之前，开始制热而非制冷。当局派出91名前往比勒费尔德火车站，对出现头晕目眩、头疼、呼吸困难等症状的乘客进行救援。德国联邦铁路公司表示，此次问题是由于天气太热，车外温度过高引起的。当地救援小组的负责人表示，故障列车内的气温高达50摄氏度。

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铁道车辆制冷与空气调节

可见，列车空调对旅客旅途的生命安全也是相当重要的，大力发展列车空调也极有必要。

1.车内环境及空气品质的评价和指标

人们对乘坐空调客车的舒适性感觉主要是由车内环境的好坏决定的。对车内环境的考察 , 主要从以下两个方面进行: (1)对人群健康的影响；(2)对人群舒适度的影响。

空调客车除了要满足热舒适性要求外 ,还要满足健康性要求,热舒适性和健康是良好室内环境品质不可分割的两个要素空气品质的评价按测试指标,具体分为两类:

(1)室内人员主观评定,即主观感觉指标(包括头晕、胸闷、疲倦等),主观感觉指标反映在室内环境因子的复合作用下,室内人员的心理,生理健康程度。(2) 客观环境参数指标测量,如体温、温度、风速及风量等。对于客车,要求在车内创造既卫生又舒适的条件,以保证旅客的身体健康,减少旅途中的疲劳。我国对空调客车车内空气参数的要求如下,分夏季和冬季两种情况。 夏季客车室内参数要求： (1)客车室内温度范围：24 ℃～29 ℃；(2)客车室内相对湿度不大于 70 %； (3)客车室内气流范围:(0.25～0.5)m/s ； (4)新鲜空气量:(20～25)/h·人；(5) 客车室内空气的含尘量不大于 1mg/m3。 冬季客车室内参数要求： (1)客车室内温度范围:18℃- 22 ℃；(2)客车室内相对湿度不大于 30 % ；(3)客车室内气流范围(0.05～0.25)m/s；（4）新鲜空气量小于 (20～25)/h·人。 2.舒适性方面存在的问题及原因

旅客乘坐空调客车时 , 舒适性方面有许多不尽如意的地方 , 大多数旅客有头晕、胸闷、疲倦甚至恶心等不适感觉 , 造成这些问题的主要原因是铁路空调客车室内空气品质不符合要求。美国供暖制冷空调工程师学会在颁布的标准ASHRAE62 - 1989《满足可接受室内空气品质的通风》中对室内空气品质作了新的定义: 良好的室内空气品质应该是“空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害浓度指标,并且处于这种空气中的绝大多数人 (80 %) 对此没有表示不满意,按照这个标准,只要超过 20 %的人对该环境表示不满意,则此环境的空气品质不合格。然而据 2001 年 4 月 9 日对两节硬座车的乘客进行问卷调查表明,对室内空气品质的不满意程度分别为 72.12 %和 66.17 %。大多数乘客有头晕、胸闷甚至恶心等症状。这表明铁路空调客车硬座车厢内的空气品质不符合要求,卧铺车厢内的情况笔者认为亦如此。导致空气品质恶劣的原因主要有以下几个方面: (1)铁路运输自身的特殊性。因为我国空调客车运行距离远 , 运行时间长 , 车厢内人员比较集中。 (2)通风换气不足。始发车在发车前未进行彻底的通风换气工作,未打开门窗,或者新风量不够,始发车尚且如此,更不用说客车较长时间运行以后。

造成旅客感觉不适的另一个原因是铁路空调客车车厢内温度不太稳定。有时感觉闷热,晚上睡觉时则感觉比较冷。中医认为“卧不迎风”而空调客车车厢的顶部一直在不断的送风 , 在上铺的旅客又不能根据需要调小或者关闭风门。 3.可行的改进措施

3.1要重视通风换气工作

从卫生角度 , 即有利于旅客健康的角度来讲 , 室内空气的“除旧更新”即“通风换气”应当比“空调冷暖”更重要得多。规范规定 , 要以每人 20～25m3/ h

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新鲜空气来置换室内空气 , 否则就会缺氧或CO2 过多 , 使旅客感到头晕、恶心等 , 对人体的健康极为不利。为此 , 笔者希望各铁路局 , 各客车段全体领导、乘务员切实重视通风换气工作。为节省能源最简便最可行的方法是在列车始发前或列车终到后打开所有能够打开的门窗 , 尽量形成对流换气 , 把室内所有的污浊空气都排尽后 , 在列车始发半小时前再开启空调机组。 3.2在结构设计上作一些改进

有的空调客车车厢只是在一侧的两端部设有能够开启的窗户 , 而另一侧则没有 , 这种结构设计在通风换气时不利于形成空气对流。建议在日后有条件时 ,对这些车厢的结构作一些改进。不但两侧端部都应设有活动窗户 , 而且车厢中间的两侧也应各设一扇活动窗户。这样的话 , 不仅有利于通风换气 , 能够迅速形成对流 , 节省通风换气的时间 , 而且乘客实在不舒服时 , 可以自由打开窗户透透气。这似乎浪费了空调能源 , 但从人健康的角度来考虑 , 即使浪费一点能源也是值得的。再说列车运行时风速很大 , 旅客一般是不会长时间打开窗户 , 且如果自然通风良好的话 , 在不冷不热的季节 , 可以不开空调或只开少量时间的空调。

3.3制冷制热量要根据温度适时调整根据气温的变化

一般夜间温度比较低 , 所以可以只开部分空调机组以缩小制冷量 , 节约能源 , 如果冬季、春季车厢太热 , 可以减少部分制热量。 3.4在送风口结构设计上作一些改进

车厢顶部的送风应设计成可调式 , 如同飞机上的空调那样 , 乘客可根据各自的需要关闭或减少送风量 ,有了这一点改进后 , 也许好多乘客就不再拒绝、惧怕坐上铺。

四、结语

随着高效率的透平膨胀机和诱导器末端装置的不断出现，采用空气作为工质的空气制冷机组的效率大大提高。空气这种工质取之不尽，用之不竭，对环境也没有污染，具有无与伦比的环保价值；透平机械具有体积小，质量轻的特点，而且其温降范围较宽，适应工况的能力较强；诱导器末端装置可使空气的处理设置减小，送风管路简化并且送风均匀，有助于提高旅客的舒适性。因此，在铁路客车上采用诱导空调系统具有较好的综合技术经济性和广阔的应用前景。

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