高速動車組零排放給水衛(wèi)生系統(tǒng)設(shè)計

馬志會 張國棟 熊劍春 歐陽立芝 崔婧美

（1.唐山軌道客車有限責(zé)任公司 產(chǎn)品研發(fā)中心，河北 唐山 063035； 2.長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春 130062）

1 概述

鐵路客車糞便污水一般被收集到污物箱中統(tǒng)一處理，這部分污染程度較高的污水對線路的影響大大減小。而鐵路客車上的洗滌用水主要為客室、餐車洗滌水及旅客洗漱用水，洗滌及洗漱所用的洗滌劑、洗衣粉、肥皂、化妝品等大多為化學(xué)加工品，其中所含的化學(xué)成分對人體健康和環(huán)境都有一定程度的危害。洗滌劑含有的表面活性劑也可以滲入人體，使人們免疫力下降，肝細(xì)胞病變加劇，容易誘發(fā)癌癥。另外洗滌劑中大多含有磷，這種洗滌水在運(yùn)營過程中被排放到鐵路沿線，長期富集引起周圍土壤成分改變，導(dǎo)致植被的破壞。這種洗滌水也可因雨水的攜帶排入附近的水體，引起水體富營養(yǎng)化。

我國高速動車組技術(shù)發(fā)展迅速，其運(yùn)營里程已居世界之最。為避免高速動車組排水對鐵路沿線環(huán)境造成污染，研究零排放的給水衛(wèi)生系統(tǒng)設(shè)計方案有著重要的意義。CRH380B型動車組給水衛(wèi)生系統(tǒng)遵循綠色環(huán)保理念，實(shí)現(xiàn)了零排放方案的設(shè)計。

2 方案設(shè)計

2.1 水量計算及衛(wèi)生設(shè)施布置

CRH380B型車組總定員556人，按照單程運(yùn)行10小時、最大定員對動車組進(jìn)行供水能力計算。

（1） 飲用水量

根據(jù)實(shí)際旅客調(diào)查結(jié)果，約有30%的旅客飲用開水爐供水，每位旅客飲用水量約1L。30%的旅客用水泡方便面食品，每人每次泡面用水0.5L。

表1

圖1 給水衛(wèi)生布置

圖2 TC02車給水衛(wèi)生系統(tǒng)原理圖

Va=556×（30%×1＋30%×0.5）=250升

（2） 衛(wèi)生間沖洗水量

使用頻率：1次/4小時/乘客

使用水量：0.5升/次

系數(shù)1.1

Vb= 556×1/4×0.5×10×1.1=765 升

（3） 洗手水量

使用頻率：1次/4小時/乘客；

水消耗：0.2升/次；

系數(shù)1.1；

Vc= 556×1/4×0.2×10×1.1=306 升

（4） 洗漱水排量

使用頻率：1次/乘客3/10；

使用水量：2升/次；

系數(shù)：1.1；

Vd= 556×3/10×2×1.1=367 升

（5）廚房用水量

使用頻率：2次/運(yùn)行時間；

使用水量：0.3升/次/人；

系數(shù)：1.1；

Ve= 556×2×0.3×1.1= 367 升

實(shí)際需要總供水量V= Va＋Vb＋Vc＋Vd＋Ve= 2055升

圖3 一層接水托盤

圖4 二層接水托盤

按BC05餐車下布置700升水箱，其余中間車車上布置300升水箱，頭車車上布置200升水箱，全列車可布置水箱總?cè)萘?600升。設(shè)計水箱容量2600升＞實(shí)際需要總供水量2055升。水箱容量能夠滿足動車組連續(xù)運(yùn)行10小時的需求。

除餐車，其余車污水、電熱開水器排水和洗盆排水V=2055-700=1355升.

BC05車為餐車，不設(shè)置污物箱。頭車車下設(shè)置300L污物箱，其余中間車車下設(shè)置570L污物箱，設(shè)計污物箱容量3450升＞2×1355升，可滿足單程10小時的往返運(yùn)營需求。如表1所示。

給水衛(wèi)生設(shè)施布置如圖1。

2.2 結(jié)構(gòu)和原理分析

CRH380B給水衛(wèi)生系統(tǒng)設(shè)計時遵循零排放的設(shè)計理念，衛(wèi)生間、洗面間、拖布池和電熱開水器的排水收集到車下污物箱內(nèi)，避免冬季列車高速運(yùn)行時飛濺的排水對轉(zhuǎn)向架的不利影響。現(xiàn)以TC02車為例介紹給水衛(wèi)生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理設(shè)計。如圖2所示。

衛(wèi)生間便器污物通過滑閥排放到污物箱中，使污染程度較高的污物收集到污物箱中。衛(wèi)生間洗盆排水先進(jìn)入灰水箱，灰水箱滿后，氣動滑閥打開，水通過真空抽吸到車下污物箱內(nèi)。

電熱開水器溢流的水、面板的水、防凍排空的水都通過一個排水管路流到洗面間的灰水箱內(nèi)，當(dāng)列車有風(fēng)和電時，灰水箱滿后，氣動滑閥打開，水通過真空抽吸到車下污物箱內(nèi)，當(dāng)列車無風(fēng)和電時，打開灰水箱的手動排水閥，灰水箱內(nèi)的水直接排放到車下污物箱內(nèi)。為避免灰水箱將氣味傳遞到車內(nèi)和洗盆排水時的壓力平衡，排氣溢流管需延伸至車下。

為避免系統(tǒng)漏水后擴(kuò)散，系統(tǒng)設(shè)置了二層接水托盤：第一層是洗面間下部設(shè)置的接水托盤，能容納的水量為10L，托盤前部設(shè)置導(dǎo)流管，當(dāng)漏水發(fā)生時水可以迅速導(dǎo)流到客室地板布上并被及時發(fā)現(xiàn)后處理。在電熱開水器體外設(shè)置接水托盤，能容納的水量為10L，當(dāng)位于電熱開水器上部的供水管路漏水后，水可以通過間壁處的導(dǎo)流管導(dǎo)出到客室地板上并被及時發(fā)現(xiàn)處理。如圖3所示。

第二層接水拖盤是在衛(wèi)生間和洗面間下部的鋁地板上分別設(shè)置的擋水膠墻，能容納的水量為20L，此區(qū)域內(nèi)還設(shè)排水堵，可以在車下進(jìn)行排水，如圖4所示。

為了防止電熱開水器進(jìn)水電磁閥和灰水箱排水閥故障同時故障導(dǎo)致的灰水箱向客室返水的事故發(fā)生，須使灰水箱通氣管延伸到車下，一旦灰水箱返水，可導(dǎo)流至車下，為整個系統(tǒng)增加安全保障。

2.3 防凍排空

CRH380B型動車組給水衛(wèi)生系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)一鍵式自動排空。按下衛(wèi)生間控制板上的防凍排空按鈕，給水衛(wèi)生系統(tǒng)會自動執(zhí)行防凍排空程序，按照順序?qū)崿F(xiàn)凈水箱，開水爐，供水管路，洗面間灰水箱，衛(wèi)生間便器的排空，排空流程如圖5所示。

3 注意項(xiàng)點(diǎn)

（1）電熱開水器的進(jìn)水電磁閥為常閉電磁閥，電磁閥故障后如果一直處于打開狀態(tài)，位于平頂板上方的300升凈水箱內(nèi)的水會進(jìn)入到灰水箱，灰水箱滿后通過排氣管或洗盆、電熱開水器面板處返水。

（2）灰水箱排水閥為氣動閥，需要系統(tǒng)供氣正常才能工作。供氣不正常或者閥故障都可導(dǎo)致排水閥不動作，進(jìn)而發(fā)生返水故障。

為避免（1）和（2）問題發(fā)生，灰水箱必須設(shè)置溢流管路，將多余的水導(dǎo)流至車下。

（3）防凍排空流程需合理設(shè)置，遵循從高到低排空原則，做到每個部件的水都能排干凈。

結(jié)語

高速動車組零排放給水衛(wèi)生系統(tǒng)的設(shè)計符合環(huán)境保護(hù)的要求，可有效避免飛濺的污物對沿線環(huán)境的影響，避免對軌道和車輛零部件的嚴(yán)重銹蝕，保護(hù)鐵路沿線環(huán)境衛(wèi)生和人民的身體健康。

[1] 滕紅華. 鐵路客車節(jié)水真空廁所的系統(tǒng)設(shè)計[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2004.

[2] 蔣洪強(qiáng), 吳文俊. “十二五”鐵路交通環(huán)保不容忽視[J].環(huán)境保護(hù), 2011.