关键词：动车组；管材；水质；设计
引言
我国在交通建设方面的投入极大，铁路高速动车组则是其中极为重要的一部分，其在技术上经历了一系列的阶段，包括引进技术引进阶段、吸收技术阶段、技术创新阶段等，并最终实现自主研发设计。在高速动车组的各项设施中，给水卫生系统是极为重要的一部分，其能主要职能是为旅客、乘务人员等提供饮用水、洗漱、卫生等各项服务。由于其技术体系的区别，使得高速动车组的设计也不尽相同，但是基本特点在于拉低车辆重心，且轻量化各个部件。设计高速动车组给水卫生系统的过程中，不仅需要达到其基本服务功能，也需要更加的人性化、标准化，更好的满足人员的需求，提供优质的服务。
1动车组给水系统设计要求
1.1用水量需求
高速动车组在运营过程中主要的用水需求为旅客和司乘人员饮水、洗手用水、冲便用水。用水需求的计算数据如下：（1）厕所使用频率：≤1次/4h/乘客；（2）便器冲洗耗水量Vb：≤0.5L/次；（3）乘客洗手频率：≤1次/2h/乘客；（4）洗手水消耗量Vd：≤0.25L/次；（5）饮用水Ve：≤0.3L//1h/乘客（理论需求，从饮水装置获取）；（6）洗漱用水消耗量：3L/乘客（2/3的旅客，超过8h或夜间运营的客车）。通过用水需求计算数据来看，运营时间（车辆水箱注水间隔时间）和定员是用水需求的主要参数。高速动车组的持续运营速度不小于250km/h，如按京沪线的距离（1320km）计算，单程运营时间约5h。全列16辆编组，总定员1026人，单车定员小于80人。单车的用水量需求按照定员80人，运营时间5h，安全系数按s=1.1计算，得出V单=242L。整列动车组的用水量需求按照定员1026人，运营时间6h，安全系数按s=1.1计算，得出V总=2823L。通过计算可以看出，饮用水为主要用水需求。根据实际旅客调查结果，在约5h的旅程中约50%的旅客饮用饮水装置的供水，每位旅客饮用水量0.5L；30%的旅客泡方便面食品，每次泡面用水约0.5L。单车的饮用水量需求：V=80×（50%＋30%）×0.5≤32L。整列动车组的饮用水量需求：V=1026×（50%＋30%）×0.5≤410.5L。通过理论需求计算，单车水箱容积不小于300L可满足单程运营，根据实际饮用水的需求计算，单车容积不小于300L可满足一个往返的运营。目前高速动车组采用容积160L、200L、300L、430L等类型的车上水箱。因此在车上空间许可的条件下，高速动车组推荐采用重力供水方式。高速动车组的餐车由于用水量无法按统计数据进行计算，一般采用大容积的水箱，目前大容积水箱为600L、700L、1000L等类型的车下水箱，采用组合供水方式。从可靠性角度考虑，高速动车组大容积的车下水箱的供水方式推荐采用组合供水方式。
1.2水箱设计
在动车组系统的给水方式确定下来后，依据水箱和各需水支点在列车布局上的安置关系来设计水箱的布置接口和管道接口是水箱设计的重点程序。管道的接口确定是尤其需要关注的，它直接关系到管道的安置位置和功能。管道的接口基本分为入水的管道接口、给水的管道接口、出水的管道接口、排气溢水的管道接口。给水管道的接口和出水管道的接口普遍布置于水箱的下侧，以便清空水箱的余水，防止温度低时水箱内存水结冰产生危险。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆入水的管道接口和排气溢水的管道接口的位置在水箱内部的高处，如此能使得水注满水箱，扩大水箱的使用效率，还可以防止注水时产生的压力对水箱造成影响。在设计中通常使用重量轻的材质设计来减少水箱的重量。
1.3集便系统设计
集便系统的主要构成部分包括便器、污物箱、排污装置、控制系统等，高速动车组一般是使用真空集便装置，其可靠性良好，且效果较好。根据布局及性质的不同，可以将真空集便装置分为几个不同的类型，设计人员可以根据实际的条件合理选择，具体情况如下：（1）紧凑型真空集便系统在该系统中，真空排污系统一般处于常压条件，系统不需要有较高的密封性，其能够在中间箱形成真空，所占空间小，能源消耗也较低。但是其也存在一定的缺陷，及其在运行的过程中会产生较大的压降损失，容易造成排污管路结垢的问题，后期需要进行积极的除垢工作，维护成本高。（2）在线型真空集便装置该装置主要是能够在排污管路中实现真空，实现污物的抽吸和排放，有点在于结构较为简单，能源消耗少，且维护简便，成本低，但是在运行时有较大的噪音，影响旅客的休息。（3）真空保持式集便装置其能够在整个排污系统形成真空，排污效果良好，不会出现堵塞及结垢问题，减少了排污维护的工作量，但对于系统的气密性要求极高，能耗较好，由于密封性要求也会出现许多问题，需要投入大量的维护工作。
1.4灰水零排放系统
动车组便器污物一般被收集到污物箱中统一处理，这部分污染程度较高的污物对线路基本无影响。而动车组上的灰水主要为乘客洗漱用水，其中含洗涤剂、化妆品等化学成分，对人体健康和环境都有一定程度的危害。卧铺动车组给水卫生系统遵循绿色环保的设计理念，采用灰水零排放系统，即卫生间、洗面室、拖布池和电热开水器面板的排水通过排污管路收集到车下污物箱内，避免了排水对铁路沿线环境造成污染，同时也避免了冬季列车高速运行时飞溅的排水对转向架的不利影响。卫生间、洗面室的洗盆排水先进入各自的灰水箱，灰水箱满后，气动滑阀打开，水通过真空抽吸到车下污物箱内。电热开水器面板的水通过一个排水管路流到坐式卫生间的灰水箱内，当列车供气和供电时，灰水箱满后，气动滑阀打开，水通过真空抽吸到车下污物箱内。为了防止灰水箱排水阀故障，防止故障导致灰水箱向客室返水的事故发生，灰水箱需设置排气溢流管延伸到车下，一旦灰水箱返水，可导流至车下，为整个系统增加安全保障。
2需要研究的问题
为保证给水系统水质，建议进行以下问题研究：①不同水温、不同存储时间水箱材质（不锈钢、铜、ＰＥ）对水质变化的影响，②管路材质（不锈钢、ＰＥ、铝塑管）对水质变化的影响，③水储存时间对水质变化的影响，④环境温度对水质变化的影响，⑤电热水壶工作条件对水质变化的影响，⑥现有卫生保护措施、维护清洁措施对水质变化的影响。
结语
高速动车组是现代极为先进的交通方式之一，其在各个方面均显示出较多的优越性，各个系统给的设计较为独特，其中给水卫生系统是十分重要的部分，其不仅能够为乘客及乘务人员提供良好的服务，也是体现高速动车组特点及服务水平的重要内容之一，需要更加重视其舒适性、方便性，并需要符合人机工程学的基本原理。本文仅从一般的角度分析了现代高速动车组给水卫生系统的主要设计内容，在实际的设计工作中，还需要设计人员全面掌握动车组的具体情况，包括车型、布局等，合理选择形式，制定出科学的设计方案，使得给水卫生系统能够提供更加优质的服务。
参考文献
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论文作者:陈志恒, 强治政, 赵志敏, 王帅, 石超
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第5期
论文发表时间:2020/4/30
标签：车组论文; 水箱论文; 系统论文; 用水论文; 需求论文; 污物论文; 管道论文; 《工程管理前沿》2020年第5期论文;