鐵路客車真空式集便系統淺析

徐亮亮

長春中車軌道車輛有限公司 吉林長春 130000

隨著鐵路運營里程的不斷增長，旅客運送量也不斷刷新記錄，同時對鐵路運輸服務質量也提出更高的要求，一些落后的運輸設備急需更新換代，文中以鐵路運輸服務中的入廁服務為落腳點，對鐵路客運服務設備改造升級提出筆者的觀點。在過去很長一段時間里，我國鐵路客車普遍采用直排式廁所，飛濺的排泄物堆積在客車底部向架、車輛端部的連接器等部件上，既不雅觀，又增加了線路和車輛的維修工作量，提高了運營成本。隨著人們環保意識的日益增強，列車的環保問題被提到議事日程上來，解決環境污染，提高旅客舒適度，改善鐵路運輸形象，從提高鐵路運輸和其他運輸設備的競爭能力出發，鐵路客車應采用集便裝置[1]。

1 直排式便器的缺點

直排式便器是最傳統的鐵路客運的衛生便器，但現在仍有一些旅客列車在使用。其工作原理是利用水的自重將排泄物直接排放到鐵路上。據統計，我國每天排放到鐵路上的污物多達數千噸，一年積累下來達到可怕的數百萬噸。這些排泄物污染了鐵路線路，破壞了養護維修職工的工作環境，增加了工作量，還加速了車體腐蝕速度，大大縮短了旅客列車的使用壽命，造成了巨大的經濟損失。直排式便器又因為直接與外界相通還帶來了噪聲污染，破壞了旅客的旅途體驗舒適性。直排式便器的淘汰是大勢所趨，接替它的就是真空集便器，為鐵路在與其他交通工具的競爭中增添了砝碼。

2 真空集便器的成功設計

真空集便器摒棄了直排式便器的缺點，但同時在設計上必須考慮周到，為鐵路更好的工作。①在寒冷的冬季，在寒冷的北方，集便器的溫度將處于0℃以下，集便器內的排泄物會上凍，這就造成了排泄物無法從集便箱中抽出，造成無法繼續使用。為此集便箱必須考慮防凍，首先是材料的選擇，在箱體的內外層中間夾有保溫材料如橡膠閉孔泡沫塑料，同時內箱體外敷設有電熱線，以保證在室外的溫度0℃時，排泄物不凍，同時南方的車和北方的車在加熱的功率上要不同，即保證排泄物不凍即可，以節省電力資源，但同時也應根據實際情況給裝置中的排泄閥、排污管道、進入便道噴嘴或沖洗環的進水管路敷設電熱線以防凍。②氣壓開關的設計主要用于監控真空集便器系統內空氣壓。當系統空氣壓力達到上限410kPa，空氣開關接通電源，集便系統便開始工作;但系統內空氣壓力將低于下限340kPa時，氣壓開關斷開電路，集便系統便停止工作。另外，氣壓開關還有一個重要作用，避免將車輛壓力空氣因未達到上限而無法正常工作，且造成了壓縮空氣的浪費以及影響其他工作裝置。

3 真空式廁所的應用

3.1 真空保持式

真空保持式設計的原則為污物通過排泄閥直接從便器抽到一個具有一定負壓的污物箱內。系統的一端接500-1000kPa的壓縮空氣源，通過空氣噴射器將污物箱抽成30-40kPa的負壓，壓縮空氣連接到水增壓器上，將固定容積水增壓器內的水增壓。動作過程如下：按下沖洗按鈕，壓縮空氣控制器開始動作，控制水閥將水增壓器打開，增壓后的水沖洗便池，排泄閥打開，污物通過管路進入污物箱。污物箱在沖洗過程的前后皆保持為一定的負壓狀態，當壓力有所變化的時候，壓力調節器將自動調節壓力，使污物箱保持其正常的負壓狀態[2]。

真空保持式集便裝置具有以下優點：

污物箱的設置位置比較隨意，可以根據需要設計不同容積的污物箱；

集便裝置的部件(如水增壓器、控制器等)可拆卸，可以根據客車不同的空間要求設置在方便檢修的位置；

采用凈水沖洗，不需要任何填加劑，既為乘客提供了舒適的環境，又減少了運營部門的工作量。雖然一次性投入成本較高，但是大大降低了運營成本；

一個污物箱可供幾個衛生間同時使用，即使衛生間的距離比較遠。這樣為設置多個衛生間的商務客車的設計提供了方便。

3.2 真空推拉式

與真空保持式廁所最大的不同是在便器和污物箱之間安裝有一個小的隔離箱。在污物箱中沒有壓力存在。當手按下沖洗開關后，噴射器動作只將隔離箱抽成負壓狀態;排泄閥打開;污物從便器中抽進小的隔離箱中。隨后，排泄閥關閉，噴射器閥關閉，壓送閥及輸送管閥打開，壓縮空氣通過限壓閥進入隔離箱，箱體內的壓力從負壓變為正壓，污物通過輸送管閥壓入污物箱。

上述兩種形式的真空集便裝置相比較，真空保持式對污物箱的制作較嚴格，安裝上較真空推拉式復雜，優點在于單個部件在布置上較靈活，并易于維修。真空推拉式廁所易于裝車，由于其具有較嚴密復雜的動作過程，不利于工作人員的檢修以及零部件的更換。真空保持式廁所比較適合我國的實情。

4 結語

我國的相關研究部門在積極消化國外先進技術的同時，還開發了適合我國環境的擁有自己專利技術的新型自動開閉式集便器、公路客車用集便器，自主開發了WZ30、WZ20型專用吸污車系列產品。清華紫光集團已經開發成功列車免沖廁所，造價約2萬元，采用一次性可降解塑料袋，對糞便進行密封式收集處理。它的特點是不用水、不用管道、不受地點限制、不受環境影響。

由于我國集便裝置的研制與開發只是起步階段，而集便裝置的使用是一個復雜的系統工程，它包括車上的密封式廁所、地面接受和污水處理三個環節，每個環節都相互緊密聯系，每個環節又都受不同的外部條件的影響和制約。哪個環節出了問題都會直接影響了集便裝置的推廣使用[3]。