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高速客车的真空卫生系统

点击率：1269 作者：上海拓科实业有限公司来源：http://www.shtorke.com 时间：2016-12-2 15:37:30

[ 摘要 ]

分析并比较了传统客车卫生系统与真空卫生系统的优缺点，同时介绍了国外几种主要真空卫生系统的工作原理及组成，指出了我国高速客车卫生系统的发展方向。[ 正文 ]
    0　引言

    随着我国铁路客车的迅速发展，客车高速化已成为今后铁路发展的一个必然趋势。客车速度的提高对其原有的卫生系统提出了新的更高的要求，由于客车速度的提高，原有的传统卫生系统将不能满足列车的运行要求；同时，高速客车相对封闭的车内环境及旅客对车内空气质量的更高要求也对其卫生系统提出了新挑战。

    1　传统的客车卫生系统存在的问题

    1.1　传统的客车卫生系统型式

    我国传统的客车卫生系统主要有直接排放式和控制排放式两种。直接排放式是直接将粪便用水冲洗到线路上，利用冲厕过程将固态粪便与道渣相碰撞而破碎，然后被雨水冲刷渗入道渣下面，自然分解；控制排放式系统将粪便冲入集便箱中，列车入段检修时排空集便箱，将污物排入当地的主排污系统。

    1.2　传统的客车卫生系统存在的弊端

    上述两种传统的卫生系统主要应用在低速或普速客车上，对于运行速度大于200 km/h的高速客车，此系统的应用将受到限制，主要表现在以下几个方面。

    1.2.1　高速客车的高气密性限制了传统卫生系统的应用

    高速客车有较高的压力密封性要求。这主要是由于高速客车的运行速度快(大于200 km/h)，在高速运行过程中车体外表面负压较普速客车大，车外尘土从车箱的各种缝隙进入车内的机率增大，同时会在车内产生较大噪声。如果采用传统卫生系统(如开放式系统)，则会使客车的气密性严重降低，对车内环境及旅客舒适度造成不利影响。

    1.2.2　高速客车具有较高的环境要求

    对于客车的卫生系统而言主要表现在：①尽量减少卫生系统对客车沿途环境及车辆本身的污染，即粪便不直接排到车外，而将其收集起来集中处理；②不能对车内的环境造成污染，即卫生系统应避免臭气在车内散发，不对旅客及检修人员的健康造成危害。然而对于铁道车辆，由于受运行中振动或进入隧道时压力波动的影响，要在传统便器内保持水封是极其困难的，故集便箱与厕所室内直接相连，没有水封，因此直接排放式厕所和控制排放式厕所的臭气问题一直未能得到根本解决；而且由于铁道车辆水箱容量有限，需要过滤所用清洗水以便循环使用，时间一长易造成水质恶化，易对车体及车内环境造成污染。

    1.2.3　高速客车的安全性要求

    高速客车由于运行速度快，为抵消高速所引起的动力作用，必须降低高速列车的轴重，降低列车的重心高度。这对于减轻对地基的振动，减少对线路的破坏和维修工作量，减少能耗以及提高运行的安全性都会产生积极的作用。传统的客车卫生系统通常是通过设置在车顶的水箱利用水本身的重力作用供水的，一般每节车箱设置两个厕所，均由1000 L的车顶水箱供水，因此，在客车刚加完水时，车顶水箱内有1 m3左右的水，约占客车总重的2%。这样必然抬高了车辆的重心，使列车在通过弯道时容易出现侧滚，为此要增加车辆轴重，可这样又影响了客车运行的力学性能，对客车安全运行易造成隐患。

    1.2.4　高速客车的持久服务性要求

    对于高速客车的卫生系统，提供持久性的舒适服务是其一项基本的功能。开放式厕所在列车停站时不能使用，显然不能满足这一要求；控制排放式厕所则由于本身的对内开放性而对室内的环境造成污染，影响旅客的乘车舒适性，故也不宜在高速客车中采用。

    1.2.5　节水方面的要求

    开放式和控制排放式厕所每次冲厕约耗用4.5 L的水量，这虽然比倡导的节水型便器设计的6 L一次冲水量要少，但对于客车有限的储水量及较多的乘客来讲则仍显得过多，不利于节约客车运行费用(水费及排污费)及满足全球性环境保护的要求。

    2　高速客车的真空卫生系统

    2.1　国外高速客车真空卫生系统简介

    2.1.1　瑞典的真空集便箱式厕所

    瑞典的高速客车技术发展比较成熟，其客车卫生系统也值得我们借鉴。其中具有代表性的是瑞典EVAC公司为海峡隧道穿梭列车开发的EVAC2000真空厕所(见图1)。该系统由一台微机控制整个冲水过程，首先由安装在便器边缘的喷水口喷出高压水冲洗便器表面，与此同时，由压缩空气抽气阀吸出集便箱内的空气，产生真空；然后，便器背部的阀门打开将便器内的粪便吸入集便箱。该系统自应用以来，在欧洲的铁路或巨型喷气式客机上广泛采用；目前，JR (日本国营铁路)各公司的多数车辆也采用这种厕所处理系统，这种系统由于具有极好的除臭和节水性能，正成为厕所处理系统的主流。

    图1　瑞典真空厕所系统原理
    1 便器　2 排便阀　3 管子　4 电磁阀　5 水加压器　6 止回阀
    7 电磁阀　8 冲水手柄　9 分离器　10 集便箱　11 护板
    12 防寒层　13 排空管　14 加热器　15 集便箱70%液面指示表
    16 集便箱90%液面指示表　17 过滤装置　18 抽风阀
    19 电磁阀　20 减压阀　21 冲水控制装置　22 中央控制装置
    23 排空装置　24 便器水位传感器　25 配电箱

    2.1.2　丹麦的真空泵输便厕所

    丹麦的客车真空卫生系统主要代表为SEMCO公司生产的Semlet型真空厕所(见图2)。它主要由压缩空气操纵的膜板泵提供冲厕喷淋用水，按下冲水按钮时，压缩空气进入喷水膜板水泵，使水从便器上的喷水口喷射出去；然后，微机控制系统执行排空程序将压缩空气送入膜板水泵的风缸，提升膜板，在泵内水腔形成真空，将打开进水阀的便器内的粪便吸入膜板泵；随后，进水阀关闭，出水阀打开，改变风缸的送风方向，迫使膜板向下运动，将粪便泵入集便箱。这种卫生系统除在丹麦的IC3型客车上使用外，还在意大利的ETR500和德国的ICE高速客车上普遍使用。

    图2　丹麦Semlet真空厕所
    1 便器　2 止回阀　3 风动控制阀　4 止回弹簧　5 膜板
    6 膜板水腔　7 出水阀　8 双向作用弹簧缸　9 膜板式水泵
    10，11 双向作用风缸　12 出水阀　13 3″/2电磁阀
    14，15，16 5″/2电磁阀　17 压力计　18 4 bar减压阀
    19 控制装置　20 冲水按钮　21 压缩空气连接处

    2.1.3西班牙的真空厕所

    西班牙的真空卫生系统主要为TEMOINSA公司制造的TEMAVAC型，它主要应用在西班牙的800 0系列卧车和12000系列一等客车上。这种系统主要由一台真空泵使初级集便箱产生真空，并由一台膜板式水泵向冲厕喷水口供应压力水。当按下冲水按钮时，微机控制系统启动冲厕水泵，将水冲入便器；同时，真空泵在连接便器的出水阀打开之前，利用初级集便箱内的真空将粪便吸入初级集便箱；其后，连接便器的出水阀关闭，给初级集便箱加压，打开集便箱的出水阀，将箱内的污物压入主集便箱。

    2.2　高速客车真空卫生系统的优点

    与传统的客车卫生系统相比，高速客车真空卫生系统的优点主要表现在以下几个方面。

    2.2.1　提高了客车运行的安全性

    真空卫生系统无需在顶部设置体积庞大的集水箱，一般仅在客车下部设置供水箱，而且由于用水量远小于传统客车卫生系统的用水量，使得供水箱的体积减小，水重降低。国外运行经验表明［1］：真空卫生系统每次冲厕用水量(包括冲厕后洗手用水)一般为0.5 L。按每个厕所 200人次的使用频率计算，一个真空厕所仅需100 L的水，考虑安全余量，也只需设置一个容积为200 L的供水箱。而传统的卫生系统需要1 000 L的水箱储水，仅载水量一项便可减少 800 L。这样会大大减少列车自重，降低高速客车的轴重及整车重心，提高客车在高速运行状况下的稳定性和安全性。

    2.2.2　节水效果明显

    根据国外运行经验表明［2］：真空卫生系统每次冲厕用水量仅为0.5 L左右。而传统的客车卫生系统的每次冲厕用水量约为4.5 L，前者仅为后者的1/9，这对于使用频率较高，使用范围较大的客车厕所来讲，其总的节水量相当可观。有利于节约宝贵的水资源，保护全球生态环境。

    2.2.3　对环境具有较高的相容性

    真空卫生系统对环境的较高相容性主要表现在：①不对车外直接排污，故不会对客车沿途环境及车体本身的作业部位造成污染，从而减少了检修人员传染疾病的机率；②由于系统本身的封闭性，使得便器的水封不会因压力波动而破坏，增强了便器的密封性能，避免了便器直通室内而对车内的环境造成污染，同时解决了客车臭气问题的长久困扰，从而为旅客的健康和室内空气品质的改善提供了有力的保证，提高了旅客的乘车舒适性。

    2.2.4　提高了卫生系统的服务功能

    真空卫生系统不受列车停站停用的限制，同时避免了控制排放式系统本身不雅的视觉影响，这有利于改善列车服务的硬件环境，提高了客车的服务质量。

    2.2.5　安装灵活，检修方便

    真空卫生系统本身体积较小，不需在高速客车紧张的上部空间寻找安装位置，不需依靠重力进行供水，降低了系统的安装限制，减少了系统的安装复杂性，使得其在客车上的布置显得比传统卫生系统更加灵活。例如，真空吸引式系统只要在真空吸引力范围之内，该系统便可以在卧铺客车的每个包间内设置，也可以在双层客车的上下层分别设置，为旅客提供迄今为止铁道车辆上未曾有过的新的服务。同时真空卫生系统由于管道内本身的高速水流使得其具有自洁能力，不会造成沉积；还可根据管内压力情况快速检测出管道的渗漏。

    3　我国高速客车卫生系统的发展思路

    我国高速客车技术刚刚起步，作为辅助设备的客车卫生系统还没有得到系统的研究，因此对于高速客车而言，这仍是一个较新的课题。根据国外高速客车卫生系统的发展经验及趋势，我国的高速客车卫生系统应充分考虑利用国外的现有技术成果，发展适合我国国情的高速客车卫生系统技术，以适应我国高速客车的发展趋势。鉴于目前真空卫生系统已成为各国高速客车卫生系统的主流，以及其比较成熟的技术性能，真空卫生系统应成为我们关注的重点。

    　

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