《高速动车组车内压力保护系统分析》
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摘 要：为避免动车组高速进出隧道、隧道内运行、明线及隧道内会车时,车外压力剧烈变化传入车内,给乘客造成耳膜压迫等不适感,高速动车组设有车内压力保护系统,用于抑制车外压力波动向车内的传递速度.本文对高速动车组主动式及被动式车内压力保护系统进行原理介绍及优缺点对比,并提出未来更高速度等级下,车内压力保护系统的技术展望.
关键词：高速动车组;压力保护;主动式;被动式
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.041
1 车内压力波动的产生
列车高速运行时,其外表面的空气压力将随车速及运行环境而发生波动.特别是高速列车会车或在进出隧道时,车体表面的瞬时压力波幅值会在较大范围内变化.处于列车前部的客车,在外界正压的作用下排气阻力增加;处于列车尾部的客车,在外界负压的作用下,新风风机的进风阻力增加.外界空气的压力波动会通过空调系统的进、排风口影响到车内,如果车内空气压力变化速度超过一定值,就会引起压迫耳膜等不适感,从而影响乘客的舒适性.因此,高速动车组设计时,在保证整车气密性的前提下,需要设置车内压力保护系统.
国内动车组车内压力波动控制指标按《高速电动车组整车试验规范》中评价如下：优：≯200Pa/s;良：≯800Pa/3s;合格：≯1250Pa/3s.
《UIC660 保证高速列车技术兼容性的措施》第4.6.2.1条中要求,车辆内部压力波动应同时满足：≤500Pa/s,≤800Pa/3s,≤1000Pa/10s,≤2000Pa/60s.其中,对乘客舒适性影响较大的波动数据同样为每1s,每3s压力变化率.
2 车内压力保护系统分类及工作原理
车内压力保护系统主要包括主动式和被动式两种型式：
主动式车内压力保护系统采用新风废排一体式高静压风机抑制车外空气压力波动传入车内;
被动式车内压力保护系统采用压力波动检测手段,利用压力保护阀关闭动车组空调系统新风及废排阀门,将列车内部与外部空气隔离.
目前国内高速动车组中CRH2及380A系列动车组采用主动式车内压力保护系统,其余CRH系列及CR400系列动车组多采用被动式车内压力保护系统.
2.1 主动式车内压力保护系统
主动式车内压力保护通过换气装置实现.
换气装置采用高静压一体式风机,风机最大静压可达10kPa.换气装置能克服进排风阻力,保证列车新风与废排风量稳定,不随车外压力波动剧烈变化,且新风及废排采用同轴风机实现,风量相等,保证车内压力稳定.
2.2 被动式车内压力保护系统
被動式空气压力波动保护系统在空调系统新风口、废排口位置设有压力保护阀.压力监控单元根据车内外压力变化及相应地面信息控制压力保护阀的开闭.
当动车组会车或过隧道时,安装在头车的压力波传感器将压力波动信号传给监控单元,监控单元驱动全列压力保护阀迅速关闭,实现对车内压力波动的控制,当检测到车外压力波动、车内外压差达到条件时,监控单元驱动压力保护阀分车、分时序打开,恢复车内新风供应.
3 车内压力保护系统对比
3.1 测试数据对比
两种型式压力保护系统在国内高速动车组上得到了广泛应用,根据一组车内压力波动跟踪测试数据对比：采用主动式压力保护,列车以350km/h隧道内交会时,车内压力波动速率达到379Pa/s,586Pa/3s;采用被动式压力保护,列车以350km/h隧道内交会时,车内压力波动速率达到298Pa/s,33a/3s.
两种型式压力保护系统对车内压力波动的控制能力均满足《高速电动车组整车试验规范》中 “良：≯800Pa/3s”的标准,乘客舒适性良好.
3.2 优缺点分析
主动式车内压力保护系统工作时,特别是在运行线路为长隧道、连续隧道群时,车内可实现持续的新风量供应,车内空气质量得到保证,CO2浓度控制较好.随着车辆速度提升,车外压力波动更加剧烈,主动式车内压力保护系统对车内压力波动控制能力会下降.而且主动式压力保护系统对于车外压力向车内的传递趋势只可抑制无法阻止,因此对于1s、3s压力波动控制效果较好,而对于车内外压差较大的情况,难以保证≤1000Pa/10s、≤2000Pa/60s波动速率.
被动式车内压力保护系统对车内压力波动控制能力相对稳定,随着列车速度的增加,车内不会有明显的压力波动.但是被动式车内压力保护系统工作时,需关闭新风阀门,特别是在运行线路为连续长隧道时,车内长时间没有新风供应,影响车内空气质量指标.同时,被动式压力保护系统隔绝了车内外环境,如果阀门持续关闭,在车辆停站开门前车内外压差较大,将影响车辆开门或开门时车内外压力迅速传递,车内压力瞬时波动无法控制,影响舒适性.
4 车内压力保护系统技术展望
考虑未来到动车组运行速度进一步提高,同时对于车内空气质量的关注日益增加.采用主动式与被动式相结合的压力保护系统是高速动车组发展的研究方向,车辆设置高静压风机的同时,通过监测车内、车外压力差调节新风、废排阀的开度调节增加车内压力波动控制能力.这种情况下,新风量有所减少,但可以实现持续供应.
参考文献：
[1]李树典.CRH2型200km/h动车组车内压力波动控制研究[J].机车电传动,2009（02）：6-7.
[2]王宗昌.主动式与被动式车内压力保护系统对比分析[M].铁道车辆,2017,55（06）.
总而言之：此文为适合不知如何写动车组和系统分析和高速动车组车方面的系统分析专业大学硕士和本科毕业论文以及关于系统分析论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.
系统分析引用文献:
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