高速列车项目给排水及卫生系统设计

2015-12-31沈浦源

机械工程与自动化 2015年3期

沈浦源

（青岛四方－庞巴迪铁路运输设备有限公司工程部，山东青岛 266111）

高速列车各车厢为司乘人员设计制造了方便适用的给排水及卫生系统。厕所的给水系统提供用于冲洗集便器和洗手用水，洗脸间的给水系统能够提供洗漱用冷热水，开水炉给水系统为乘车人员提供饮用水。排水系统的任务是排掉污水和防冻排空。卫生系统是向列车上的乘客提供舒适的厕所环境，收集并储存所有污水和污物，直到最后实施清理。

2 给排水及卫生系统总体结构

在满足该高速列车大合同规定的运行环境要求下，清水箱位于车下，由水箱旁的水泵向车上中间水箱供水，然后靠重力向洗盆、便器和开水炉供水，普通卧铺车还设有冲洗拖把用供水系统。整个系统具有自动和手动防冻排空功能。

卫生系统由蹲便器、座便器、控制面板、灰水单元、水封（餐车）和污物箱组成，其作用是排空洗盆内的灰水并收集便器内的污物。本文以Mc车为例对其给排水及卫生系统进行说明，其系统原理图见图1。

图1 Mc车给排水及卫生系统原理图

Mc车配置1套供水系统和1套污物收集系统。Mc车给排水及卫生系统控制方式原理图见图2。

3 给排水系统

3.1 系统组成

列车每个车厢都设置有供水系统，该系统主要由清水箱、水泵、中间水箱、管道系统、开水炉、水面板、洗池、阀和管道加热装置等组成。排水系统主要由厕所系统部分、废水、水箱、集便箱和清空装置组成。

带注水口和溢水口并具备相当容量的清水箱为系统储备水源；其注水连接满足中国铁道行业标准TB/T112－74的有关规定，每节车厢有一个注水点。水箱和供水系统是防冻的，设置有电伴热线。系统中设置有水泵和蓄压水箱，以保证供水压力和流量；在洗手盆的正上方设置有控制出水的光电元件，既能保证乘客清洗又能自动节约用水；洗脸间中设置有水加热器和混合阀，以保证乘客能用上温暖舒适的清洁水；每个车厢的供水系统和排水系统是相连的，即供水系统要为排水系统提供清洗水源。

图2 Mc车给排水及卫生系统控制方式原理图

供水方式：清水箱布置在车下，由自动水泵向车上的中间水箱供水，再由中间水箱依靠重力向车内的用水设备（如洗手盆、便器、茶水炉等）供水。洗手水采用温水箱加热后供水。

灰水处理方式：系统不对列车产生的灰水进行收集处理，仅通过灰水单元直接排至车外。

3.2 管道系统

车辆供水系统中的管道系统主要由直径Φ50mm、Φ42mm、Φ34mm、Φ27mm和Φ21mm的不锈钢管及阀门、开关等附件组成。不锈钢管需要满足国标GB/T 14976，直径Φ50mm不锈钢316管用于排污管，直径Φ42mm不锈钢304管用于排水管，直径Φ34mm不锈钢304管用于主供水管（与水箱相连）和排气管（溢水管），直径Φ21mm的不锈钢304管用于茶水炉供水，直径Φ27mm的不锈钢304管作为地漏下水管。为了减少水阻力，管路设计的最大水平长度不超过7m，最大提升距离不大于1.5m，90°折弯最多4个，45°折弯最多8个。

车内管道外包防寒材料防止冷凝水，车下管道考虑防冻增加伴热线及防寒材料。

4 卫生系统

针对现车布局存在污物传送管路较长，且无法进行日常维护检修的状况，卫生系统布置如图3所示。为满足真空系统的要求，选择了EVAC公司的紧凑型便器系统。此真空系统具有抽吸能力强、污物传送距离远、管路存留物少、便器冲洗循环周期短等特点。

其基本工作原理是：以车上的压缩空气为能源，利用喷射器在污物箱内产生并保持一定程度的真空度，使便盆内污物在污物箱内真空的作用下被抽吸到污物箱中。便器采用压力水冲洗方式，压力水的产生采用气动增压方式。

电气控制方式如下：按部件的功能和实际安装位置将系统分成卫生间主控模块和车下扩展模块。模块之间采用通讯方式联系。

图3 卫生系统布置

卫生间主控模块的主要功能如下：控制卫生间内的洗漱供水和便器冲洗；与车下扩展模块采用通讯方式进行数据交换（状态信号和控制指令）；负责与列车TCMS（列车控制管理系统）进行通讯联系，提交系统信息并执行来自列车控制系统的集控指令。

车下扩展模块的主要功能如下：负责对车下清水箱、泵箱、污物箱以及中间水箱（车上）的状态信号（气源、液位、温度、伴热、水泵状态、故障等）进行采集并传递给卫生间主控模块，同时执行来自主控模块的相关指令。

由于转向架与钢结构地板之间空间狭小，同时考虑检修，因此设计排污管穿过内装地板和钢结构地板，紧贴钢结构下表面布置。由于水盆距污物箱太远，为避免潜在的管路堵塞风险，灰水将直接排到车外。为消除压力变化带来的影响（如噪声问题），采用EVAC的灰水单元排放水盆内的灰水。为避免因油污或其他杂质引起的堵塞，餐车使用水封排水。

待用状态时，便盆内存有少量水，水箱充满水，进、出口阀门都处于关闭状态。

按下冲洗按钮后开始执行冲洗流程。电磁阀打开，压缩空气进入水箱，水在压缩空气的作用下冲洗便盆。