客车上水系统水质污染原因及预防措施

2013-11-27侯世全施红生洪蔚

铁路节能环保与安全卫生 2013年5期

侯世全，施红生，洪蔚

(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

铁路客车上水是客车整备重要工作内容之一，对满足旅客和工作人员旅途和工作所需有重要作用，客车上水的水质更是关系到旅客和工作人员身体健康。目前，由于多种原因，上水过程中水质容易受到污染，造成水质不达标。多年来，许多单位和研究人员对客车上水水源、给水栓口出水、上水软管管口出水和车上水箱水进行了多批次水质检测，检测指标有浊度、铁、pH、游离性余氯、大肠菌群和细菌总数等，结果表明，虽然上水水源、给水栓口出水基本达标［1］，但上水软管管口出水各项指标多有超标，特别是微生物指标超标普遍，对采样的108个样本来说，出水管放水5 min后采样时细菌总数超标率为58%，大肠菌群超标率为47%;而不放水直接采样时细菌总数超标率则为69%，大肠菌群超标率为64%［1－2］。张宏斌［3］对上水管口出水的检测结果也表明，微生物指标超标十分严重，检测到的细菌个数最高为无法计数，大肠菌群最高为230个/L，均远高于国家标准;车上水箱内的水浊度、余氯和微生物也时有超标［2，4－5］。近年来，随着铁路动车和高铁开行，装配列车集便器的列车越来越多，虽然客车上水水质有所改善，特别是微生物指标达标率明显增加，但仍时有不达标的情况［6－7］。

虽然客车上水水质污染现象较严重，但从收集到的参考文献看，该方面的研究多集中在对水质的检测方面，对水质被污染的原因尚缺乏系统、全面的分析;特别是近年来动车、高铁等新型客车开始运营，客车注水口等结构较以往车型变化很大，地面给水系统中新型给水单元设备投入使用，另外列车集便器和地面卸污系统等得到广泛采用，客车上水的工作环境和条件发生了很大的变化，故需要研究新形势下的客车上水的污染原因并提出预防措施。本文从考察上水装置的现状和现场作业实际情况入手，系统地分析了上水过程中可能污染上水水质的各个装置和相关情况，并据此提出了相应的预防污染的措施。

1 客车上水系统现状

1.1 上水系统组成

铁路客车上水是指上水员工在车站或客车整备所利用各种上水管路和设施将水输送至客车水箱内的作业过程。通过上水作业可以为客车补充足量清洁水，从而保证车上旅客及乘务人员行车途中生活和工作所需。目前我国铁路上水系统包括车上和车下两部分:车下上水系统包括水源、上水干支管、上水栓或给水单元设备等，其中上水栓或单元设备又包含上水软管、上水接头和闸阀等;车上客车上水系统包括注水口、车上管路、水箱及液位采集和显示装置等。

1.2 客车上水作业程序

1.2.1 普通上水栓作业程序

目前，国内车站大多沿用的是普通上水栓井。上水栓井多为地下式圆柱形，沿着股道间隔一定距离布置，上水栓井底部进水管接环状或枝状给水管网，设置手工启闭的闸阀，金属给水管通向地面后，连接橡胶上水软管，软管端部连接上水接头。

上水方式完全是人工作业，作业流程如下:上水工先将上水软管拖到客车注水口附近;将上水接头插入客车水箱注水口;然后回到上水栓井，人工打开上水栓阀门，开始上水;借助于给水管网的水压，水流通过注水口进入车上水箱;当水箱达到高水位时，客车水箱上设置的溢流水管开始排水至车下;上水作业人员观察到溢水口溢水时，人工关闭阀门;上水完毕后，人工拔下上水接头;上水软管不回收，直接放置在股道间的地面上或放置在专门设置的软管支架上。

1.2.2 新型上水单元设备作业程序

针对上水栓井上水存在着员工作业劳动强度大、北方地区冬季软管内容易结冰、上满水时上水工不能及时关闭上水阀造成水资源浪费、上水软管在地面上随意搁置造成软管污染并影响视觉等诸多问题，许多车站和动车所采用了新型上水设备单元设备。新型上水单元设备一般包括电磁阀、软管及回收装置、快速接头、自控箱等，动车所一般将新型上水设备设置在地下设备井内，车站安装的新型上水设备可采用地下、地面和半地下多种形式。和上水栓井相比较，新型上水设备实现了程序或遥控器自动启闭上水阀门、自动排空管内余水、自动卷管回收、在室外温度低的时候还可以自动加温以预防上水设备管路结冰等功能。

新型上水单元设备作业流程如下:上水工先将上水软管拖到客车注水口附近;将上水接头和客车水箱注水口连接;用遥控器或程序自动打开上水阀门，开始上水;借助于给水管网的水压，水流通过注水口进入车上水箱;当水箱达到高水位时，客车水箱上设置的溢流水管开始排水至车下;当达到程序预定的上水时间系统自动停止上水或上水作业人员观察到溢水口溢水时用遥控器关闭上水阀门;自动排空管内余水;人工拔下上水接头或上水接头自动脱落;上水软管自动回收;回收完毕后自动停机。

新型上水设备的应用减轻了上水工的劳动强度，缩短了水箱水满溢流或非正常脱管时关闭上水阀门的时间，回收软管使得站场整洁且避免了冬季水管内结冰等，目前已在动车段和新建高铁车站广泛应用。

2 客车上水系统水质污染原因分析

无论是普通上水栓或是新型上水单元设备，上水时均会产生水质污染，具体分析如下:

2.1 水源

车站和客车整备所的水源水质直接影响到客车上的水质。目前，铁路车站和客车整备所多采用市政自来水作为水源，也有采用铁路系统自备的自来水厂生产的自来水。无论是市政自来水公司或是铁路自备水厂生产的自来水，都要求达到国家标准 GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》。但有些中小城市和铁路沿线的自备自来水厂水质难以达到国家标准，有研究者对湘南铁路沿线分散式供水水质进行了检测，达到国家标准的仅占检测水样的29.8%［8］;兰州铁路卫生监督所在长达5年的时间内，对局管内的6个车务段全部分散式供水监测点水质监测资料进行评价和分析，结果显示，在全部的采集水样324件中，合格163件，合格率仅为50.3%［9］。另外给水系统中，有时需要设置二次供水设施，如水塔和中间水箱等，这就可能带来二次污染，使得上水水质不达标，进而影响到客车上的水质。客车水箱内的水是由沿线各站补给的，各给水车站补给的水混合在一起，一旦某个给水站某次上水水质不达标，会影响整个车厢车上给水系统的水质。

2.2 上水软管

上水软管均为橡胶管，但因水管内壁直接与自来水接触，所以，并非所有的输水橡胶软管都可作为上水软管，首先材质必须符合GB4807～4808—84《食品用橡胶制品卫生标准》。因为食品用橡胶成本较高，故目前上水软管一般采用双层结构，仅内衬材料采用食品用橡胶，外层采用普通橡胶，也可满足不污染水质的要求。但有些车站或车辆整备所采用工业输水软管作为上水软管，其内衬材料卫生指标不符合食品用橡胶制品卫生标准，有些还含有致癌物、重金属铅等污染物，可能影响上水水质。

在上水作业过程中，软管在地面拖曳，因地面有污物而造成软管表面受到污染，也有可能影响到上水水质，特别是有直排式厕所的列车通过车站，股道地面上会有粪便等污物，使得软管表面污染问题更加严重。为了解决软管在地面拖曳的问题，德国法兰克福客车整备场采用了悬挂式上水软管，不作业时，上水软管悬挂在空中，上水时，拉下快速接头和软管。此种方式避免了软管外表面的污染且不用回收软管，作业环境也较整洁。但目前国内尚未采用这种方式，上水结束后，软管或者被回收至设备内，或者直接放置在地面上，在使用一段时间后表面污染严重，通过上水接头进而污染到上水水质。

2.3 上水接头

上水接头安装在上水软管的端部，和客车注水口连接，需满足连接快速方便、易操作、不漏水、连接牢靠的要求，普通的橡胶上水接头如图1所示。和橡胶软管不同的是，非金属上水接头全部为食品级橡胶材料制成，重量较轻。新型上水单元设备的快速接头多为金属(一般是不锈钢)外套，内衬食品级橡胶材料，不仅美观，且和车上注水口的连接较紧密。和上水软管一样，若采用不合格的橡胶材料可能影响到上水水质。

图1 普通上水接头

以上两种接头在回收软管时，地面上的杂物有可能进入到水管内。为预防此问题发生，有人研制了带护罩的上水接头，不上水时将护罩盖住接头端部。但是在使用中发现，安装护罩不方便，取下后也不便放置，并且当回收软管时，护罩极易被地面的坑洼处卡住，造成回收软管电机停机，故目前多不采用此种接头。即使安装了此种接头，也有作业人员为图方便而将护罩拿掉，起不到保护接头内壁的作用，因回收软管时上水接头内壁受到污染造成上水水质受到污染的情况依然存在。

另外，在不回收软管情况下，不上水时接头的内壁是直接裸露在室外空气之中的，也易受到污染。为了解决此问题，国内有的车站如上海站在上完水后将接头插进专门的水管插孔内。德国法兰克福客车整备场悬挂式上水管在上完水后，也将上水接头插在专门的承插头内，插入后系统自锁，工作人员需使用特殊的开关才能将接头取出，更加安全可靠。

2.4 客车注水口

在所有上水涉及到的部件中，客车注水口的污染是最严重的。客车上水注水口位于车上上水管路系统的最前端，和车下的上水接头连接。上水时，上水工将上水接头插入注水管口上，上水结束时，上水工再将上水接头拔下。目前使用的普速车的注水口直接裸露在空气中，外部设一可上下活动的钟形护罩。此类注水口因裸露在车厢外，故注水口外表面极易受到污染。当火车高速行驶时，气流会裹挟起地面的小颗粒污染物粘附在注水口表面，虽然钟形护罩有一定的保护作用，但因气流的运动方向是紊乱的，注水管口被污染在所难免，特别是未设置集便器的普速列车，注水管口被粪便污染的现象十分严重，自厕所排出的粪便污水会被气流直接吹到注水口上，上水过程中，水质就会受到严重的影响;另外上水接头在插入受到污染的注水口时，上水接头的内壁和注水口的外表面紧密接触，上水接头的内表面受到污染后，在为下一列车上水时又会污染另一节客车注水口，易造成交叉污染。

为了避免客车注水口直接暴露在车厢外造成的污染，动车的注水口都设置在车厢内部，不同的车型注水口的型式、尺寸和安装角度虽有不同，但所有的动车均在注水口处设有护罩门，上水时可向上推到位后卡住，上水结束时把护罩门放下。有的动车为了更好的保护注水口，还在注水口端部设置了保护盖，可确保注水口免受气流中裹挟的污染物的污染，如图2所示。但当动车在车站上水时，若上水接头已经被普速车注水口污染了，仍避免不了上水接头和注水口的交叉污染。

图2 动车注水口

2.5 水箱

客车水箱可分为下置式和上置式两种，不同的车型水箱的型式、容积、结构及配件也不同。水箱的功能主要是储存水，可以理解为是设置在流动的车体上的二次供水设施，因此仍可能存在二次污染。若前述的污染环节控制的好，上水水质较好，则在较长时间内水箱内水质会较好，但当以上的污染环节出问题时，水箱内的水质就会变差，加之客车不断地位移，每次整备时都需要加水，水箱中的水储存时间又较长，久而久之，客车水箱内水质就难以达标。

3 预防污染的对策

3.1 预防水源水质不达标的措施

加强沿线上水站特别是中等规模车站上水水源的检测力度，加大检测频次;对有二次上水设施的地方还应加强监管，对二次供水设施内的水质进行取样检测，预防二次污染事故的发生。检测标准应采用GB5749—2006生活饮用水水质标准，检测项目宜为浊度、铁、游离性氯、细菌总数和大肠菌群，有条件的地方尽量采用标准检测方法检测。

3.2 预防上水软管污染水质的措施

3.2.1 采用符合国家标准的上水软管

为了预防上水软管对水质的污染，首先必须采用符合国家标准的上水软管。为此，需要在以下环节中进行监控:在新型单元给水设备招标过程中除了要求软管应具备耐老化、重量轻、弯曲半径小、耐磨、抗拉、使用寿命长等优点外，还应在招标技术规格书中明确要求，上水软管内衬材料须满足GB4807～4808—84食品用橡胶制品卫生标准。未采用新型上水设备的单位采购上水软管时，也应注意采购符合国家标准的可输运饮用水的上水软管，尽量批量采购，保证备品的质量。为了确保上水软管达到国家标准，有条件时应委托有资质的单位对上水软管进行检验，其检验项目和技术要求为:水蒸发残渣≤50 mg/L;重金属(以Pb计)≤1mg/L;高锰酸钾消耗量≤40 mg/L。

3.3.2 采用高空悬挂式软管回收

为了避免回收软管时地面污物对上水接头的污染，可采取高空悬挂方式;因使用麻烦且易造成回收故障，不推荐采用端部护罩保护方式。