高速动车组的空调舒适性

【摘 要】简要分析和讨论高速列车空调系统舒适性的基本要求和特殊需要，分析了国内高速动车组在空调系统舒适性方面的设计和研究数据，尤其强调了对于高速列车来说，空调系统的压力保护装置用来控制车内压力变化率的重要性。

【关键词】高速动车组；空调系统；应用

近年来，中国高速铁路客车的迅猛发展令世界瞩目。CRH系列高速动车组已经在华夏大地上开辟了南北贯通的一条干线，北起哈尔滨，南至广州，我们都能看到白色的和谐号动车组驶过。动车组的开通为人们的出行提供了更加快捷和便利的条件。人们在惊叹“和谐号”动车组速度之快的同时，也对舒适度有了更高的需求。随着生活水平的提高，人们对舒适性的要求越来越高了。对于列车而言，舒适性指标包括多个方面，例如动力学舒适性，即平稳性；设备舒适性，例如座椅的舒适度；还有空调舒适性等。在这里，重点谈一下空调舒适性。

空调系统是控制列车舒适性指标的一个重要的功能性系统，对于高速列车而言，空调系统已经不仅仅是对“温湿度”与“气流速度”等人们日常所认识到的基本的空调舒适性指标的控制，而对车内“压力变化率”的控制也成为高速列车不可忽视的舒适性指标。

首先，高速列车空调系统的温湿度指标是依据铁路行业标准进行设计的，但是由于技术引进的原因，CHR1、CRH2、CRH3、CRH5以及CRH380系列动车组的设计标准依据是各不相同的。高速动车组空调系统设计中所采用的标准有德国标准，有法国标准，有日本标准，还有美国标准和UIC标准。国产化以后的车辆，采用了中国的铁路标准进行设计。

虽然设计的依据有差异，结构和设备各不相同，但是最终的结果都是要保证车厢内的温度和湿度能够满足人体舒适性的需求。通常设计参数都在人体舒适性的范围内，夏季车厢内的温度保持在22℃到26℃之间，相对一般湿度不超过65%，卫生间和端部区域的温度不超过28℃。而冬季车厢内的区域里温度则在20℃到24℃之间，卫生间、端部通过台区域等，不低于18℃。

其次，高速列车空调系统的空气流场设计参数也是舒适性指标中不可缺少的部分。空气流动的速度如果太大，就会使人体有吹冷风的不舒适感觉；空气流动速度如果太小，又无法将气流输送到车厢的每个角落。因此，空气输送通道设计是否合理，车厢内的空气流场控制是很重要的。

夏季里，空调系统制冷时，冷空气要输送到车厢的各个角落，由于冷空气的密度较大，因此，冷风出口一般设计在顶板或者侧墙板的上部，以便用最小的气流初速度实现温度的均匀分布。冬季里，空调加热器制暖，暖空气密度相对较小，在车厢内从较低的位置输送到旅客区域，慢慢形成对流，从而才能使温度场更加均匀。中国的铁标要求，车厢内代表旅客主要活动范围的距离地面1.1m的测点温差不超过2℃，断面温度0.1m到1.7m的温差不超过3℃。我国现有的动车组执行的标准中，日本标准的范围比铁标略宽，而UIC标准则比铁标严格。

再次，如果说温湿度和空气流畅是空调系统舒适性的基本要求的话，那么压力波保护系统就是高速动车组的特殊需要了。高速铁路建设时为了尽可能缩短距离，除了高架桥以外，还有一种缩短距离的形式——隧道。当列车以高速度进入隧道或者离开隧道的瞬间，都会在列车表面产生较大的压力波动。而这种压力波动会随车车体的换气开口进入到车厢内，当这种压力波动超过一定范围时，就会有激旅客的耳鼓膜，引起耳胀耳痛，从而影响乘客的舒适性。按照旅客的体质条件，一般可以承受的压力波即车内外压差及其变化率分别为为1000Pa和200Pa/s或每700Pa/3s（每三秒700Pa）；对于体质条件较好的旅客来说可以达到1500Pa和500Pa/s。车辆时速超过200公里的动车组，在通过隧道时都会超过这个范围，因此，时速超过200km/h的动车组均应该设置压力波保护系统。设置压力波保护和不设置压力波保护系统对于时速超过200km/h的高速动车组来说，车厢内的压力波动差异很大，见图1的图解说明。

对于压力波控制的舒适性标准，国外高速列车也进行了很多研究，各个国家采用的标准时有差异的。在中国，以日本和UIC这两个标准被广泛应用于动车组的设计中。在日本标准中规定，最大压力变化绝对值=1000Pa（适用于密闭车辆），最大压力变化频率=200Pa/s，但出于经济角度考虑，最终将这一标准放宽到最大压力变化频率=300Pa/s。UIC660-2002《保证高速列车技术兼容性的措施》标准中规定了当列车以最高线路速度运行时，车辆内部应满足ΔP/ΔT（最大压力变化率）≤500Pa/s，最大压力变化ΔP≤800Pa/3s，ΔP≤1000Pa/10s，ΔP≤2000Pa/60s。

随着科技不断发展、技术不断成熟，高速列车将会有更广阔的发展空间。未来的几年里，高铁必将成为人们出行的重要交通工具之一。中国高铁正逐渐趋于稳定，当安全性被人们普遍认可后，列车的舒适性必将越来越受到人们的高度关注。随着生活条件的逐渐改善、生活水平的日益提高，人们对舒适性的要求也会越来越高，因此，高速动车组舒适性的不断改进和完善工作，任重而道远。