列车环境与卫生.ppt
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1、第8章 列车环境与卫生,8.1 列车环境问题,高速列车的环境问题主要有:噪声振动电波干扰空气压力(冲击)波等。,一、噪声的产生与防治,高速列车运行时所产生的噪声对环境造成的污染比普通列车严重得多。故必须重视其防治。列车在轨道上发出的声音,主要来源于车上设备及地面设备两部分,其噪声主要由转动、建筑物、集电系、车辆空气动力噪声等组成。,1 车室噪声,车轮高速滚动的噪声通过空气媒介由车体及地板缝隙传入车内,其声能激励车体各有关部分(外壳、地板、墙板、车窗)产生振动,向车内辐射。防治措施:车体采用轻型复合密封结构,部件采用全焊接的全密封构件。隔音(吸音)结构的采用。,2 转动噪声(轮轨噪声),高速铁路
2、的主要噪声源,来自轨缝道岔及轮擦伤后的冲击;钢轨面粗糙引起的振动轰鸣;车轮通过小半径曲线挤压外轨的摩擦,轮轨滑行等。防治措施:a.尽量采用大半径曲线;b.铺设无缝线路及可动心轨道岔,对钢轨进行研磨和修补,保持钢轨表面的平滑度;c.在钢轨和轨枕下,增设弹性防振垫;d.采用合理的车辆结构。,3.建筑物噪声,由轮轨间产生的振动传向建筑物的二次振动。该噪音对钢梁和混合梁桥(尤其板式轨道结构的钢梁桥)更突出。防治措施:a.在轨道旁设隔音墙,内贴吸音材料,外贴隔音材料,以遮挡由钢轨传来的振动;b.改善钢轨表面状态,采用防振消音结构的轨道。,铁路声屏障,4.集电系噪声,由受电弓引发的声音,包括受电弓与接触网
3、滑动的机械振动(滑动音),受电弓脱弓时的电弧音及整个受电弓发出的风切音,其中电弧音噪音声最大,有时瞬间可达100分贝。防治措施:改进受电弓的机械构造:减少受电弓数:日本由8降低到2缩小接触网上吊弦间距,以减少脱弓现象。,5.车辆空气动力噪声,与高速行驶的车体表面接触的空气层受到不规则强作用力而产生。防治措施车头、门窗及一切外露表面采用流线型,尽量避免外露表面有凹凸部分,以提高车辆表面的光滑程度。尽可能减少车体断面尺寸,二、振动的产生与防治,高速列车运行时所产生的振动为冲击振动。振动的大小与受振点的距离、地质条件、列车运行速度、高架桥的结构、线路结构等因素有关,其中距离和地质条件是主要因素。振动
4、污染主要表现在对周围居民睡眠的干扰,其次是对居民心里的影响以及对学习和工作的干扰。,振动的控制,1.动车组方面动车组车辆轻型化;采用弹性车轮;改进车辆的转向架结构;2.线路、桥梁方面采用无缝、平滑的钢轨,采用低弹枕木和隔振垫板或浮动式板式轨道;采用预应力混泥土桥,改变梁式高架桥的长度和跨度,安设动态减振器,控制振动辐射方向;尽量不采用无碴钢结构桥;采用隔振沟,设置隔振墙;采用排水固结,采用路基地基加固技术等;,三、电磁的干扰与防护,高速铁路的电磁干扰主要包括两大噪声:1.列车运行时,受电弓与接触网导线间滑动产生无线电噪声辐射。干扰范围在500m以内;2.绝缘子放电时产生的无线电噪声,造成对电视
5、画面的影响。防护措施:设置屏蔽线,采用单个受电弓,在受电弓上安装铁氧体套管。铁路沿线城市或乡镇的用户的电视网纳入当地有线电视系统。,四、列车风的影响,列车高速行驶时不但产生车辆空力噪音,还会产生强烈的瞬态空气压力波(列车风),它对线路附近的人员、建筑物和设施、邻线交会的列车产生严重的影响。列车风对线路两侧的影响:列车风对高架桥维修通路的影响:对站台人员影响:列车风对列车交会的影响:隧道内列车风影响,8.2 空调与通风,概述CRH2型动车组空调系统CRH2型动车组通风系统司机室空调换气装置,一、车内空气环境的要求,对于高速列车而言,综合国内外清况和标准,车内空气环境应符合下述要求:1)车内温度及
6、湿度范围冬季客室内的平均温度在任何清况下不得低于18,相对湿度不低于30%;夏季客室内的平均温度范围为23 27,相对湿度范围为4070。客室地板上长度和高度方向的温差应3,尽可能实现 22)车内空气流速:车内平均微风流速不允许超过0.3m/s3)车内空气洁净度:空气中的CO2浓度不大于0.15,空气中的含尘量不得超过1mg/m3。客室和司机室都应达到此值。客室内人均新鲜空气量应达到夏季2025m3h,冬季1520m3h,8.2.1 空调与通风概述,动车组空调通风系统的主要目的:在任何气候和行驶条件下,通过强迫通风、人工制冷和供暖的方法调节车内的温度、湿度、气流速度等参数指标,从而为旅客提供舒
7、适的车内环境。,二、动车组空调通风系统的构成,动车组空调通风系统的功能是将一定量的车外新鲜空气和车内再循环空气混合后,经过过滤、冷却或加热、减湿或加湿等处理,以一定的流速送入车内,并将车内一定量的污浊空气排出车外。动车组空调通风系统为完成上述任务,通常由通风系统、制冷系统、供暖系统、加湿系统以及控制系统等五大系统组成。,通风系统,将车外新鲜空气吸入并与车内再循环空气混合,在滤清灰尘和杂质后,再压送分配到车内,同时排出车内多余的污浊空气,以保证车内空气的洁净度以及合理的流动速度和气流组织。通风系统通常由通风机组、空气过滤器、新风口、送风道、回风口、回风道以及排废气口等组成。,制冷系统,在夏季对进
8、入车内的空气进行降温、减湿处理,使夏季车内空气的温度与相对湿度维持在规定的范围内。为保证制冷系统安全、有效地工作,制冷系统除压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置四大件外,还配有贮液器、干燥过滤器和气液分离器等辅助设备。夏季,通风机将吸入的车内外的混合空气经蒸发器冷却后送入车内,以达到降温的目的。由于蒸发器表面的温度通常低于空气的露点温度,空气中的部分水蒸气就凝结成水滴。因此,空气在通过蒸发器冷却后的同时也得到了减湿处理。,制冷机原理,在冬季对进入车内的空气进行预热和对车内的空气进行加热,以保证冬季车内空气的温度在规定的范围内。供暖系统通常由空气预热器和空气加热器组成。冬季,通风机将吸入的车内外空气
9、经过空气预热器的预热后送入车内,同时,车内加热器对车内空气加热以补偿车体和门窗的热损失。,供暖系统,空气加湿系统的作用是在冬季车内空气相对湿冷较低时对空气加湿,以保证冬季车内空气的和对湿度在规定的范围内。加湿最简单的办法是采用电极加湿器。控制系统的作用是控制各系统按给定的方案协调地工作以使车内的空气参数控制在规定的范围内,并同时对空调系统起自动保护作用,三、动车组空调通风系统的类型,动车组空调系统按空调通风系统的安装方式主要分为两类:分体式空调系统(又称集中式空调系统)。车顶单元式空调系统(又称独立式空调系统)。两类系统均具有制冷系统、通风系统、供暖系统和控制系统。,1.分体式空调系统,分体式
10、空调系统分成两个部分,将制冷压缩机、冷凝器、冷凝风扇、贮液器集中装在一个箱中,并悬挂在车底架下而将蒸发器、通风机、膨胀阀、空气预热器等安装在车顶内部,用铜管将制冷系统的各设备连接起来,组成封闭的循环系统。这种形式使车辆重心降低,但因体积大,使拆装困难和检修不方便,而且制冷管路长,接头多,容易产生泄露。CRH1动车组空调系统属于此种形式。,2.单元式空调系统,单元式空调系统是指将压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、通风机、冷凝风机以及空气预热器等安装在一个箱内,组成一个完整的单元后安装在车顶。送风道布置在车内顶棚的中央或两侧。单元式空调系统多采用全封闭式压缩机。这种形式结构紧凑、重量轻、管路短、不
11、易泄露,不占用车下空间。但这种形式提高了车辆重心。CRH5动车组客室的空调系统采用单元式空调系统。,四、通风系统的组成,通风系统一般由通风机、进排风装置、风道以及空气净化设备组成。高速列车的通风系统通常还包括空气压力波动控制装置。系统工作时,在通风机组的作用下室外新鲜空气经新风口吸入车内,经滤尘器过滤并与回风混合后送入空气处理室,经过蒸发器冷却或者由电预热器顶热,送入主风道,再由各送风口均匀地送入室内。室内空气的一部分,经回风口、回风道被通风机吸入作为再循环空气重复使用;另一部分则经由排风口和排风扇排出车外。,通风机是通风系统的动力装置,由离心式通风机和电动机组成。风道的作用是输导空气。送风系
12、统通过风道,把处理好的新鲜空气输送到客车车厢内。风道一般分为主风道、回风道和排风道。主风道的作用是将经过空气冷却器或预热器处理后的空气输送到客室内。回风道是车厢与通风机之间用于传输再循环空气的通道。排风道是用来排除车内污浊空气的,其一端是连接在排风口而另一端与排风扇相连接。进风口也称新风口,它是新鲜空气的吸入口。进风口上装有百叶窗和网格用以防止杂物和雨、雪进入车内。送风口的作用是给车厢分配空气。送风口处一般都装有散流器,它不但可以使送风均匀,达到室内气流分布合理和温度均匀,而且还可以根据室内具体要求,调节送风量的大小。,空气压力波动控制装置,为了减少压力波的影响,保证旅客的舒适度,一方面高速列
13、车必须采取良好的空气压力密封,列车空调系统的进排气口应避开低压或涡流区布置,另一方面需要加装可控的间歇或连续作用式进排气控制装置,以便在车外压力发生变化时调节进排气口的工作状态,防止车内空气压力变化过大,并保持一定的正压(一般不小于30Pa)。目前,各国解决压力波动问题的方式不尽相同。,CRH3动车组压力保护结构原理及组成,在CRH3型高速动车组中,空调系统采用一个被动式压力保护系统。压力波保护系统用于在列车通过隧道或高速行驶的两列车会车时,保护乘客免受车内压力变化的影响。系统使用快速动作的压力保护阀隔离送风风道,当压力保护被触发,阀门打开,空调进入全回风模式。当压力保护阀重新打开后,新风量提
14、高,室内CO2含量就会迅速下降。,压力保护系统示意图,压力控制系统由以下部分组成:4个位于末端车厢前部的压力波传感器,每侧各1个。每节末端车厢两个传感器。2 个位于末端车厢控制面板内部的电子控制卡(每列车两张控制卡)。安装在所有车厢中的快速反应新鲜空气入口和排气出口风门安装在末端车厢中的左气动风门含有驾驶室风门。,压力波传感器与相应的控制卡以电气方式连接。只有这样,压力波控制卡方可记录较高的外部压力变化,处理信息并将电气信号发送给排气与新鲜空气风门的机械促动器,以便迅速关闭风门。压力波控制卡产生一个+Vdc输出信号。该信号通过与列车中所有车厢的排气和新鲜空气风门促动器互连的电线传递,以最大化缩
15、短响应时间。,应急通风,应急通风是当动力电源失效时,空调系统由蓄电池作为电源供电,通过逆变器给风机供电,向车内送入新风的过程。应急通风的目的是保证旅客的生命安全,而不是提供舒适的环境。因此,应急通风对系统的基本要求是,能够在尽可能长的时间内向客室提供乘客所需的最小新风量。,8.2.2 CRH2型动车组空调系统,CRH2型动车组车底安装的空调装置为每节车厢台、换气装置为每节车厢台。,客室空调装置的结构采用将设备、部件设置在框架中,盖上挡板后形成一个整体空调单元。空调装置分为室内部、室外部、控制部分。室外部设有压缩机、高压开关、室外热交换器、室外送风机、气液分离器、交流电抗器。车厢内部分采用密封结
16、构。室内部设有室内热交换器、室内送风机、电热器、直流电抗器、排水泵、空气过滤器。控制部分采用密封结构,内部设有变频器、电热器、接触器盘1、接触器盘2。该单元设置在车辆的地板下侧。,一、制冷循环系统,制冷循环系统是由压缩机、室外热交换器、干燥器、毛细管、室内热交换器、蓄能器及配管构成,各设备及配管为焊接(钎焊)连接的完全密封型,内充入R22制冷剂。,制冷剂循环系统图,压缩机:吸入低温的制冷气体,将其压缩为高温高压的制冷气体后送出。室外热交换器:用室外送风机送入的室外空气对高温高压的制冷气体进行冷却,使其形成常温(约50)的高压制冷液制冷剂干燥器:吸收制冷液中的水分。毛细管:利用通道面积小的阻力管
17、,使高压制冷液为低压的气液混合状态。制冷剂在减压的同时温度也将下降。室内热交换器:低温、低压的气液混合制冷剂,与通过室内热交换器室的室内空气进行热交换的同时变成气体。此时,室内空气的热量被制冷剂吸收,使温度下降。该冷风吸收车体的热负荷(换气、日照及车内外温度差等)和人体所产生的热量而变成暖空气,并被再次送入室内热交换器。蓄能器:分离制冷气体和液体。,二、客室空调装置,客室空调装置外形图,1、基本技术规格,(1)安装方式:准集中方式底架下安装。(2)主电路输入:单相交流、50Hz、400+24-37%V(3)控制电路输入:单相交流、50Hz、10010%V 直流:10010%V(4)冷气控制方式
18、:逆变器频率控制及压缩机运行台数控制。(5)暖气控制方式:电热器多级控制。,(6)冷气能力a.当标准条件为以下条件时为37.21kW(32,000kcal/h)/台以上。客室热交换器吸入空气干球温度:281.0客室热交换器吸入空气湿球温度:231.0客室外热交换器吸入空气干球温度:331.5b.当超负荷条件为以下条件时为29.07kW(25,000kcal/h)/台以上。客室热交换器吸入空气干球温度:351.0客室热交换器吸入空气湿球温度:281.0客室外热交换器吸入空气干球温度:55无需因冷媒压力过大的保护动作。(7)暖气能力:采用带散热器的电加热器,制热量大,24KW/台以上。国内现有机组
19、最大9KW。(8)循环风量:在静压68mmAq时,为60m3/min/台以上。,(9)其它a.夏季在气温为33、湿度为80及M2车150乘车时(150人乘车时),客室温度可保持在26以下。在气温为40、湿度为55及M2车100乘车时(100人乘车时),客室温度可保持在28以下。b.冬季在气温为-15时,客室温度可保持在20以上。c.对客室外热交换器设置防污损用过滤器。d.采用便于进行客室外热交换器的清扫和便于拆卸排水泵的结构。e.对故障的保护动作,以采用无需手动复位操作的自动复位方式为原则。f.制冷剂R22g.重量约730kgh.车厢内外送风机:蒙赛尔色(munsell)7.5BG-6/1.5
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