高速动车组给水卫生系统设计

陈乾

中车唐山机车车辆有限公司

摘要：轨道交通的发展对我国基础设施的建设具有重要意义。高速动车组的发展是我国不断增长的旅行需求的可靠保证，其不仅可以提供较高的行驶速度，还可以提供质量更高的列车服务。按照旅客出行时的切身需求，高速动车组的给水卫生系统为乘客提供了良好的条件，提供了清洁优质的饮用水，并提供了便捷的服务。与传统的列车相比，有很大的改进和优化，并且有效地解决了列车给水卫生系统的各种问题。本文主要介绍高速动车组给水卫生系统设计应用现状，为相关设计工作提供参考。

关键词：高速动车组；给水卫生；系统设计

前言

在轨道交通的发展中，高速动车组在我国轨道交通中的地位越来越重要，其便捷的设计给人们留下了深刻的印象。经过多年的发展和积累，我国的高速动车组已经实现了自主创新设计，其中，给水卫生系统是旅客旅行时最常使用的设施，由给水设备、厕所、盥洗室，电热水器等组成，为列车服务人员和乘客将提供清洁用水和饮用水。同时，考虑到在不同环境中使用要求的差异，有必要根据环境在设计过程中满足这些差异，以提高可靠性、可用性、可维护性并满足旅客需求。

1.高速动车组给水卫生系统概述

现代社会的发展水平越来越高，经济发展对人员流动的需求也越来越大。高速动车组是一种相对先进的交通工具，具有速度快，运输能力强以及人性化设计等特征，减少了乘客的行驶时间。在设计高速动车组时，应充分考虑线路的运行状况和乘客的需求，并提供科学合理的设计方案。高速动车组的给水卫生系统可以满足机组人员的用水需求，在长途运输的情况下，使用节能环保的给水卫生系统可以减少运行过程中水的消耗，减少水箱的体积并减少列车的重量。并在使用过程中，为动车组提供饮用水和清洁用水，以满足旅客在旅途中的用水需求，同时也可以改善乘客体验。动车组给水卫生系统充分体现了人性化设计特点。

2.高速动车组给水卫生系统设计

2.1供水系统

在高速动车组运行过程中，列车内部结构的总体布局以及对供水需求将影响供水模式的选择。供水需求直接影响水箱容量，整体布局影响水箱安装位置。通常有三种不同的供水方式：（1）重力供水：该模式在列车顶部安装有储水箱，通过水箱与水设备之间的高度差利用水自身的重力完成供水操作，整体结构比较简单，运行可靠，高度稳定，易于维护。由于水箱的总体安装位置较高，并且重心升高，因此水箱的计算体积不应太大，一般在300至500升的范围内。（2）组合供水：此模式是将主水箱安装在列车下方，安装副水箱在车顶，并使用电动水泵将水从主水箱抽至副水箱。水通过重力通过车顶上的副水箱供应给列车。当副水箱中的水位低时，主水箱的水由水泵泵送到副水箱。当副水箱中的水位高时，水泵将停止抽水。这种供水方式的主要优势是主水箱在列车下方，重心较低。水箱的容量可以根据实际需要进行更改。但是，整体设计更加复杂，并且维护困难。（3）压力供水：水箱通常安装在列车下方，供水由水泵抽水。这种供水方法的主要优点是水箱的重心较低，这有助于车身的稳定性，并且列车下方的空间较大。水箱的容量可以根据实际需要进行更改，管线设计简单，整体结构稳定，操作维护方便。

2.2水箱设计

确定供水方式后，根据水箱与用水设施的位置关系，确定安装接口和管道接口，这是水箱设计中非常重要的工作，特别是管道接口直接影响管道的布局和功能。为了减轻水箱的重量，应采用独立的轻便设计，常用的材料有不锈钢、铜、聚乙烯等。为了减少列车运行中变速过程水箱中的水产生的水波对水箱主体的影响，在水箱内部需要安装一个防波板，该防波板也用作支撑水箱的作用，并且水箱设计必须经过试验以验证水箱的强度和耐冲击性。

2.3管道设计

给水装置确定给水方式后，根据空间情况设计注水管、给水管、排气溢流管和排水管。管道设计应考虑管道安装的功能和空间。应特别注意所有管道均为通水部件，管道设计必须具有坡度(坡度必须符合当前的标准)，确保在排空防冻时管道中的所有水都可以完全排空。

2.4集便系统的设计

集便系统由集便器、污物箱、排污管和控制系统组成。目前，高速动车组采用可靠的真空集便系统装置，效果比较理想。具有结构简单、维护方便的优点。但是，在抽吸过程中会产生噪音，因此对乘客有一些影响。真空集便系统器对系统密闭性的严格要求，能耗较高，并且由于密封问题导致许多故障，这增加了系统维护的成本。在该系统中，由于污物箱与车载系统之间的连接管是排污管和真空管，所以车身中的开孔的数量增加，这可能导致车身的气密性降低，产生的噪声相对较高。为了满足实际应用的要求，可对其进行优化设计，结合传统集便系统装置的特点，形成新的结构。采用紧凑型集便系统装置的原理，但应用真空集便系统装置的布置。将紧凑型集便器的中间箱放入污物箱中，并增加中间箱的容量(约60 L)。中间箱的污物达到一定体积后，将被排入污物箱。这种类型的设计结合了两种集便系统设备的优点，并减轻了两个系统的缺点。然而，由于污物箱的体积增加，这对总体布局，系统组件数量和成本增加具有更大的影响。如果总体布局允许，就设计而言，此结构是一个不错的选择。

2.5排水装置的设计

由于高速动车组对密封性有很高的要求，排水设备也提出了新的要求，特别是在进入和离开隧道时，这将导致列车中的气压波动，因此，应避免排水装置的返喷和或压力变化产生的噪音，提供舒适的乘坐感，可通过早水槽排水管上增加压力保护装置实现。压力保护装置有多种类型，主要是使用原理有所不同，比如有重力式、虹吸式、电磁式、压力式、机械式水封等。重力式、虹吸式主要是利用排水管中液位差所产生的压力，克服了列车运行过程中的压力变化，设计简单、制造成本低但是易于堵塞并且具有一定程度的保水性，低温时，有冻结的风险，需要仔细的处理维护。电磁式通过电磁阀打开和关闭，当液位达到一定高度时，电磁阀打开以排空，如果没有达到设定的高度，电磁阀将关闭，从而完全关闭内部和外部排水管。当没有电时，电磁阀是打开的，避免了在低温结冰的危险，但是具有设计复杂和制造成本高的缺点。压力式利用真空集便系统的原理，在水箱下方安装了一个中间箱。当中间箱中的液位达到一定高度时，中间箱的液位传感器会发送信号以将中间箱内部废水，排放到污物箱中，并且排水管与列车外部完全隔离。然而该装置需要与集便系统装置结合使用，结构复杂且制造成本高。机械排水装置配备了带有橡胶部件的负压保护和正压保护，并通过改变压力来控制相应的橡胶部件，以防止列车内的突然压力变化。该装置结构简单，制造成本低，运行可靠，但安装场地和空间有限。

2.6污物箱设计

在高速电车运行过程中，污物箱用于收集和存储粪便和集便器冲洗水。如果污物箱已满，则集便器系统将发生故障。为了确保正常使用集便器，污物箱的容积必须满足操作要求，集便系统通常使用有效容积约为450升的污物箱。

结束语：

总体而言，高速动车组的发展前景越来越好，因此，在设计服务系统的过程中，还必须提高系统的实用性和科学性。给水卫生系统是高速动车组的重要组成部分，也是高速动车组人员最常用的系统之一。在设计系统时，必须认真考虑列车乘客和服务人员的需求，从基本需求入手，并积极运用先进的工程理论来改进给水卫生系统的设计。

参考文献

[1]桑多利.高铁时代给水建设管理工作的思考和分析[J].江西建材，2016(12)：171-172.

[2]吴志云.浅谈化工给排水设计节水措施[J].工业用水与废水，2015，46(2)：30-32.

[3]李建华.高速列车给水顶层设计与现场管理对接之研析[J].列车节能环保与安全卫生，2018，8(1)：6-10.

[4]任健.智慧供水在宝兰高铁(兰州局管段)给水系统的初步应用及思考[J].低碳世界，2018(1)：93-95.