鐵路客車給水系統(tǒng)設(shè)計

聶云龍

摘 要：介紹鐵路客車給水系統(tǒng)原理、功能、結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，重點介紹了客車給水系統(tǒng)的設(shè)計要求和設(shè)計方法，對客車給水系統(tǒng)的設(shè)計和學習了解將有積極的幫助。

關(guān)鍵詞：鐵路客車，給水系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)，設(shè)計

給水系統(tǒng)是客車設(shè)計的重要組成部分，是旅客旅途生活必不可少的基本條件之一，也是旅客列車人性化服務(wù)的重要方面。隨著鐵路客的發(fā)展，對給水系統(tǒng)的設(shè)計要求不斷提高，要求系統(tǒng)合理、結(jié)構(gòu)可靠、集成度高、功能合理、使用維修方便。

綜觀鐵路客車的發(fā)展歷程，無論是普通客車還是高檔客車，無論是長大編組客車還是動車組，其給水系統(tǒng)從供水的形式來分只有兩種，即車上自然壓力式供水和車下壓力式供水，其中車下壓力式供水又分為氣壓式和電泵揚程式兩種供水方式。

從車輛的運行性能和車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計要求考慮，無疑是車下供水方式是理想的供水方式，重心低，且不占用車上有限的空間，對于車體設(shè)計不斷降低的的高速客車和動車組來說顯得尤為重要，所以目前200km/h以上的高速動車組基本上都采用車下供水方式。

我國70年代以前的21型客車曾采用車下設(shè)置水箱，，采用手動“五通閥”注水，利用列車制動風源，向水箱加壓供水，由于利用制動風源進行供水會對制動的可靠性產(chǎn)生影響，且這種供水方式可靠性差，操作不便，所以這種供水方式在后來的客車設(shè)計中已逐步淘汰。

所以從70 年代末的22 型車起開始采用車上自然壓力式供水，由于當時22 型客車直至現(xiàn)在的25型客車上有足夠的空間進行水箱設(shè)置，行車速度不高，重心的變化對客車的運行性能的影響并不突出，且具有系統(tǒng)合理、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本較低的優(yōu)點，所以這種供水方式表現(xiàn)出較強的生命力，目前在25G/T型客車上被廣泛使用。

但技術(shù)進步是永恒的，作為客車設(shè)計者總是為技術(shù)進步在不懈努力。盡管車上供水方式對普通客車性能影響有限，但一定程度上制約了客車的發(fā)展，設(shè)計人員在80年代末到90年代初的日元貸款 “168”客車上（即早期的25G型客車），開始進行車下供水方式的改革，使用水泵自動打水方式向車上供水，但由于頻繁啟動，加上水泵質(zhì)量不過關(guān)，故障頻發(fā)，影響使用，出于當時技術(shù)水平的局限，這種供水方式未能成功。

“九五”國家重點科技攻關(guān)項目先鋒號動車組“兩動一拖”，對車下供水方式又進行了改進，采用雙保險兩只水泵打水方式，實踐證明，這種改進仍不理想。近年來隨著高速動車組的發(fā)展，提供了高技術(shù)應(yīng)用的切機，車下供水系統(tǒng)開始進口自動“五通閥”或采用進口日本鐵路專用變頻式電動水泵，比較妥善解決了車下供水問題?？傊?，車下供水方式是客車給水系統(tǒng)發(fā)展的方向，隨著客車高技術(shù)的進步，車下供水的技術(shù)難題一定會得到徹底解決。

下面就給水系統(tǒng)的系統(tǒng)原理、系統(tǒng)組成、模塊化設(shè)計進行重點介紹。

1 系統(tǒng)原理

1.1 車上自然壓力供水系統(tǒng)原理

車上自然壓力供水系統(tǒng)系統(tǒng)原理就是把注水→儲水→用水→排水的功能通過管路、管接件和用水設(shè)備連接起來的系統(tǒng)，利用水箱與用水設(shè)備的高度差而產(chǎn)生的壓力實現(xiàn)供水（其原理見圖1所示）。

車站或車輛段將2.5～3kg/cm3 壓力的自來水通過列車下的注水口注到車上水箱內(nèi)，同時水箱內(nèi)原空氣通過設(shè)置在車水箱上的溢水管排出車外，當水箱水注滿時，水從溢水管中溢出，水箱的水通過供水管路送到車上廁所、洗臉間、茶爐等各用水部位。

其優(yōu)點：供水原理簡單、可靠，不受車上其他設(shè)備或能源的限制，組裝工藝簡單、制造費用低。其缺點；影響車上空間，全車重心高，高速行車有影響，安裝位置限制了水箱的容積。

2 系統(tǒng)組成

給水系統(tǒng)主要由注水裝置、排水裝置、管系、用水裝置等部分組成。

2.1注水裝置

按鐵道部《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，旅客列車必須在車體兩側(cè)設(shè)置注水裝置，每側(cè)均可向車內(nèi)水箱進行注水。

多年來，客車注水裝置一般都按標準TB/T 112-1974《客車用注水口（A、B型）型式與尺寸》設(shè)置注水口，安裝于車體下部，這種注水口結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但在高寒地區(qū)容易結(jié)冰，影響使用，另一方面，隨著客車運行速度的提高，注水口污染嚴重，設(shè)計人員曾進行改革，加裝帶蓋橡膠注水盒，來解決以上問題，但因使用不便而取消。后來在客車兩側(cè)側(cè)墻上設(shè)計隱藏式注水裝置，這種方式被鐵道部認可并得到廣泛應(yīng)用。

注水是用2.5～3kg/cm3 壓力的將自來水通過注水口壓到水箱的過程。

目前使用的注水口有普通的鑄鐵注水口和不銹鋼電熱注水口兩種。

25G、25T 型非高寒車采用普通鑄鐵注水口，沒有特殊要求的高寒車也是采用的普通鑄鐵注水口；車下水箱和有特殊要求的車種注水口采用不銹鋼電熱注水口。兩種注水口的接口關(guān)系都是一致的與Dg25 的注水管相匹配。

2.2排水裝置

鐵道部《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，各排水口下方應(yīng)避開轉(zhuǎn)向架，防止水撒在轉(zhuǎn)向架軸箱、制動盤、制動缸及車輪踏面上，洗臉間、廁所地面最低處設(shè)有帶蓋的排水口，這是排水設(shè)計的基本原則。

排水就是將車上的生活污水排放在車外，隨著我國鐵路客車運行速度及環(huán)保要求的提高，要求我們的鐵路客車具有很高的密封性、環(huán)保性。一些老型客車直排方式污染鐵路環(huán)境，青藏鐵路及200 公里的動車組都具有污水收集裝置，我們公司設(shè)計生產(chǎn)的200 公里軌道檢查車也具有污水收集裝置，這也是現(xiàn)在鐵路的發(fā)展方向。

2.3管系設(shè)計

常規(guī)客車給水系統(tǒng)管路材質(zhì)由《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的，如25G型客車給水管路采用鍍鋅鋼管，25T型客車采用不銹鋼管。 管系組成按其使用性質(zhì)可分為：注水管路、供水管路、連通管路、空氣管路。

水管路就是位于車體的兩側(cè)用于向車上水箱注水的管路；供水管路即從水箱引出送到車內(nèi)各用水部位的水管路；連通管路就是用于一個車上有多個水箱，水箱與水箱之間連通的管路；空氣管路包括水箱之間空氣連通以及水箱的溢水管路也就是注水時充當溢水，各部件用水時充當進氣的管路。

管系的設(shè)計應(yīng)盡量設(shè)計成暗管、水管路的走向一定要利于排盡余水、按要求設(shè)置管路防寒、盡量減少管接件的數(shù)量等基本要求。

注水管路：注水管一般采用Dg25，在靠近水箱處的水平注水管路中一般加設(shè)不銹鋼單向閥以防止注水時從另一側(cè)注水管溢水。

供水管路：供水管一般采用Dg20或Dg15，從水箱上的管座引出經(jīng)合理的路徑到達需要用水的部件位置。供水管路過長時要求在2-3m的距離內(nèi)一定要加固定管卡或管吊以防止供水管因震動而導(dǎo)致接頭松動漏水。為了便于檢修更換，供水管路在適當?shù)奈恢靡惭b控制閥門。

連通管路：連通管一般采用Dg25或Dg20，當水箱較多時也可采用Dg40。連通管路要求有一定的坡度以滿足能夠排凈水箱內(nèi)的存水。

空氣管路：空氣管一般采用Dg20，當水箱較多時應(yīng)采用Dg25以保證水箱注水時能夠全部注滿，不產(chǎn)生憋氣的現(xiàn)象。

給水系統(tǒng)常用鋼管規(guī)格見表1。

2.4用水裝置

用水裝置一般是由《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的，餐車主要用水集中在廚房（如洗池、電茶爐等），硬座車、硬臥車和軟臥車用水裝置基本相同，如廁所（便器沖洗、洗手器）、洗臉間（洗手器、溫水箱）和電茶爐。在設(shè)計時電茶爐用水必須優(yōu)先得到保證，也就是茶爐用水要從水箱的最低位引出。

3 系統(tǒng)防寒

3.1防寒設(shè)計原則

對于適用于高寒地區(qū)的客車鐵道部在《技術(shù)規(guī)范》中明確要求，水箱及水管路采取防凍、防寒措施，在最低環(huán)境溫度下能正常使用，這是客車給水系統(tǒng)防寒設(shè)計的原則。給水系統(tǒng)防寒，關(guān)鍵要對水箱、供水管路、注水口（排水套）采取有效的防寒措施，確保給水系統(tǒng)

在最低環(huán)境溫度下能正常使用。目前采用的電伴熱設(shè)計是解決客車給水系統(tǒng)防寒的關(guān)鍵措施。

一個完整的電伴熱系統(tǒng)包括：電源接線盒、自控溫電伴熱線、三通接線盒、尾端接線盒。 伴熱系統(tǒng)設(shè)計基本原則是電源接線盒要求放置在易于檢修的部位，伴熱線的走向要合理全面，系

統(tǒng)復(fù)雜時三通接線盒的位置盡可能考慮到接線合理，容易檢修。所謂高寒客車就是在非限定運行區(qū)間（環(huán)境溫度-40℃～+40℃）運行的客車；在限定運行區(qū)間（環(huán)境溫度-20℃～+40℃）運行的客車我們稱之為非高寒車。

3.2管路防寒

非高寒車：一般車上平頂上及夾層內(nèi)的管路采用6mm厚的聚乙稀鋁箔管外包防寒，車下廁所及洗臉間內(nèi)的管路一般不做防寒處理。

高寒車：一般車上平頂上及夾層內(nèi)的管路纏繞自控電伴熱線（AC220V，26W/m）加熱并外包6mm厚的聚乙稀鋁箔管防寒，車下廁所及洗臉間內(nèi)的管路一般不做防寒處理。

3.3注水口（排水套）防寒

非高寒車：一般采用普通注水口，排水套采用橡膠排水套或不銹鋼排水套。

高寒車：一般采用電熱注水口，排水套采用電熱排水套。

4 給水系統(tǒng)的模塊化設(shè)計

模塊化是鐵路客車設(shè)計的發(fā)展方向。鐵路客車給水系統(tǒng)也應(yīng)按照模塊化方向設(shè)計，更好、更快地與國際接軌。滿足大鐵路客車快速生產(chǎn)發(fā)展的需要。

給水系統(tǒng)采用模塊化集成化設(shè)計，不僅可以把給水系統(tǒng)各部分先按小塊集成，然后再把集成的小塊組合成給水裝置模塊，同時，水箱要利用車體模塊梁固定，但也要把水箱體作為一個剛體，有效地利用水箱體固定車體部件。

對于全車來講，使給水裝置模塊化集成化成為你中有我，我中有你的新設(shè)計思路。

給水系統(tǒng)可分為如下幾個集成塊：

a.按部位可分為廁所給水集成塊、洗臉間給水集成塊、茶爐室給水集成塊、廚房給水集成塊等。

b.按大部件可分為水箱集成塊、供水主管集成塊等。

5 結(jié)語

客車給水系統(tǒng)在為旅客提供服務(wù)的同時，更加注重方便性和舒適性，充分考慮了人機工程學方面的要求。由于各種車型布局的不同，客車給水系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，具體到每個車種給水系統(tǒng)的模塊化設(shè)計應(yīng)視《技術(shù)規(guī)范》、總體要求、環(huán)境條件、使用條件來綜合決定。

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