地铁车辆空调设计问题的探讨.doc

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1、地铁车辆空调设计问题的探讨作者：龙静王书傲引言随着城市地铁建设的不断发展，对地铁车辆空调系统的要求也越来越高。bl前，铁路列车空调机组的设计有规范、标准。欧洲结合地铁车辆的特点，在3标准的基础上己编制了针对地铁、轻轨车辆空调设计的相关标准；而我国目前在地铁、轻轨列车空调设计方面尚未制定标准。木文结合广州、上海地铁车辆空调的特点，就地铁列车空调设计中的儿个技术问题进行了探讨。1制冷景的合理确定1.热负荷计算地铁车辆空调装置的有效制冷量是用来平衡列车使用中车内热负荷及新风热负荷的。其计算公式为7Qy=Qi=1式中：Q1i——车体隔热壁传热负荷；

2、Q2——太阳辐射热负荷；Q3——乘客散出的显热负荷；Q4——乘客散出的潜热负荷；Q5——车内机电设备、照明器具等散发的热负荷；Q6——新风带来的显热负荷；Q7——新风带来的潜热负荷。通常情况下，在车厢空气参数确定后，所需的有效制冷量大小主要取决于外气参数、车体传热系数、车内定员及新风量。2,车外温度、湿度的合理确定因各城市所处的地理位置以及隧道结构、列车运营速度等方面的差异，车辆运用时隧道内外的大气参数选取应具体结合各城市当地的气象资料，而不要照搬照抄。若外气参数选用不合理，不但会造成设计计算与实际运用情况之间的不吻合，机组设计余量过大或偏

3、小，甚至会加大电源设备的功率、重景，从投资和将来运营的角度来看，不仅不合适也是极不合算的。车辆运行初期，隧道内的温度相对较低，湿度较大，但随着列车运营时间加长，空调冷凝器散热，制动电阻、闸瓦、牵引电机、隧道照明等设备的发热，隧道温度会不断上升、相对湿度会下降。从香港西铁所做的运营计算模拟曲线上看到，列车运营年后，隧道墙体的温度将会上升5°C,隧道内的平均温度约上升8笆。加之车站屏蔽门的设置，长期运营后，隧道区间温度已基木趋于一致，而且车辆在隧道内的运行环境后期比运营初期要恶劣些。因此从总体设计、运用来看，各城市应结合当地环境参数、隧道结构条

4、件、列车时速要求以及车站是否加设屏蔽门、隧道风机配置和使用等情况，通过模拟计算来确定隧道内温度、湿度参数，使之接近实际运用情况，为空调机组的设计提供合理的设计参数。3.车体材料及列车运行速度对传热系数K的影响在计算整车的热负荷中，传热系数K值因车体隔热壁厚度、材料的性能、门窗和连接通道结构和列车运营时速等不同而异。地铁车辆车体材料目前较常用的是不锈钢和铝合金材料。日本对不同车的K值试验研究表明，不锈钢车的传热系数为m2・K,铝合金车的传热系数为m2・K,车体门窗在结构和尺寸上的差异，影响整车的传热系数。另外，列车在静止和运行情况下，传热系数

5、K也是变化的，即传热系数随列车运行速度的提高而增大，若列车运行平均速度达到，那么，车体的传热系数将比静止情况下增长％。因此在设计计算中应结合车体材料、门窗结构、列车平均旅行速度等具体情况来确定车体的传热系数计算值。4.车内定员及新风量的合理确定在对广州、南京等地铁车辆空调热负荷的计算中发现，在列车热负荷的各组成中，定员对热负荷的影响可以说是最大的。因为定员数决定着新风量以及由于乘客带来的显热和潜热，在热负荷组成比例中定员因素影响的比例占了整个总负荷的％O以广州地铁1号线为例，车辆空调设计是基于2的定员载荷。在此设计计算中要求每节车的乘客数达

6、到0人，在地铁目前的运营模式下，II均载客量应在万人次才能达到设计要求。而实际运营中，由于各种因素所致，客流量都未能达到设计值。在低峰时，每节车的载客量不足0人，即使在客流量最高峰时，铮口的最大载客量也仅为万人次，亦即每节车的载客量为5人，这样的载客量远未达到设计的定员数量。统计计算表明，每节车的热负荷比例中，新风热负荷通常占总负荷的％〜％，而新风量只取决于车内定员，因此必须结合定员来合理确定新风量。因地铁列车运行区间短、开美门频繁、乘客在车内的停留时间较短，因此地铁列车的人均新风量可适当地低于铁路的要求。根据欧洲地铁列车空调设计的相关标准

7、9,对于地铁或轻轨列车设计，B型车空调系统的人均新风量可选取m3•人，而A型车推荐的人均新风量为5m3•人。5.行车密度及隧道活塞效应对热负荷的影响随着地铁运营客流量的增加，行车密度也需随之加大，伴随着列车的启动、加速、情行、减速、停止等运动状况产生的区间隧道内活塞风随时间变化而处于不稳定状态，而活塞风对地铁隧道热环境将造成一定的影响。如广州、上海地铁列车的运营设计发车间隔为4n,若车辆运行时隧道热量不能及时排出，在隧道活塞效应作用下，可能造成隧道内局部区间的温度偏高。在运营中，前一列车离开后，若该区间空调系统的冷凝散热不及时，后续车辆的外

8、部温度就会升高，造成冷凝器和新风吸入温度高于原设计值。另外,近年来国内地铁设计中，趋向于设计土建几何尺寸较小的隧道，地铁列车故障导致隧道区间阻塞，这些都会造成隧道温度升高从而对热