淺談動車組衛生系統給排水的功能設計

陳立仁 于照艷

摘 要：從綠皮車到高速從車組，從“和諧號”到“復興號”，從中車青島四方機車車輛股份有限公司駛出的高速動車組，已經成為中國鐵路客運的主力軍，讓中國速度不斷刷新世界速度，也成為了公眾眼中的大國重器和“網紅”。高速動車組的每一個組成部分都需要科學設計和嚴謹施工，本文以高速動車組的車上衛生系統給排水設計和安裝為例，探索給排水系統的功能設計及其利弊的不同，探索如何將人文理念和科學設計融入到乘客服務中，為高速動車在該領域的設計制造提供參考，也為實際生產中的安裝、檢修提供一些有價值的建議。

關鍵詞：高速動車組;衛生系統;給排水;設計制造

高速動車組不僅要在速度、質量和技術創新方面做好積累，更要從服務的角度提升產品人性化設計水平，讓乘客在旅途中感受到親切與便捷。以給排水系統為例，綜合做好該系統的設計和安裝，對提升乘客體驗有重要的意義，具體包括供水方式、排水方式、采集裝置等。隨著我過各大軌道交通研發制造企業在高速動車組領域的技術成熟，我國的軌道交通行業也從學習和引進階段，過渡到了技術吸收和創新階段，尤其是各項人性化設計的創新，已經成為技術創新和理念創新的重要組成部分。因此，給排水系統不僅要實現基本的服務功能，更要實現更高水平的標準化和人性化，讓乘客忽的更優體驗。

1動車組衛生系統的供水方式分析

高速動車組的設計理念，主要圍繞能源節約、方便乘客、速度提升和安全性提高等方面，衛生系統的設計方便，主要考慮的是乘客使用便捷和資源節約，創造良好的服務環境。作為高速動車組的重要基礎設施部分，衛生系統的給排水設計和安裝施工必須萬無一失，這在整體服務中容易成為“減分項”。在供水方式的設計上，其先決因素是高速動車組的整體布局，水箱位置、容量、用水頻率等，既要考慮整體空間的布局，也要綜合分析用水速度，來決定采用哪種供水方式。

1.1壓力供水方式

如果高速動車組的儲水箱設置在車輛底部，那么就會有足夠的空間，將水箱設計的更大一些，能夠提高車輛的儲水量，但隨之而來的是水箱系統的中心較低，取水時需要足夠的壓力才能實現正常供水。這種方式缺點明顯，需要更復雜的支持系統，缺乏足夠的可靠性。

1.2重力供水方式

將水箱設置在車輛的頂部，通過重力的效果，直接將水箱中的水引到衛生系統中，這樣的設計導致水箱無法具備更大的容量，但系統設計比較簡單，采用重力也節約了一些能源。與壓力供水方式能夠實現600升的水箱相比，水箱置頂的方式只能保證300升的水容量。

1.3組合方式供水

其儲水箱一般安裝于車下，還需要安裝一個中間水箱，位置則是頂板上方，利用壓力把車下儲水箱的水輸送到中間水箱，最后通過重力為用水點提供水源。其主要優勢在于水箱容積較大，超過600L，系統重心較低，但是結構復雜，可靠性不足。

2動車組衛生系統的排水裝置分析

高速動車組的運行速度都在時速200公里以上，對車輛氣密性具有很高的要求。在設計給排水系統的排水裝置時，需要考慮排水裝置在實際運用中所帶來的不理影響，比如排水時帶來的車輛氣密性問題、污染和資源利用等。根據裝置的不同原理，其保護裝置可以分為各種類型，包括壓力式、電磁式、重力式、虹吸式等，各個類型的優勢、缺陷、使用范圍等。

2.1壓力式排水裝置

通過利用真空集便系統實現污水和污物的排放，將衛生系統的中間相設置在洗手池下方，當中間箱內的液體高度達到設定水平時，通過傳感器的預先設置，實現抽取污物的設置，將污水等采集到污物箱中，避免污水排放到車外。從成本和系統設計來看，這種方式的設計比較復雜，成本較高，相應裝置也需要足夠大的空間。壓力式排水方式在我國高速動車組發展早期，應用比較廣泛，但隨著環保意識和資源節約意識的提升，新的設計理念將其取代。

2.2電磁式排水方式

電磁式排水方式是利用特殊的電磁閥門，通過控制開關來實現排水的目的。正常情況下，電磁閥門處于關閉狀態，擔當污物的高度達到設置高度時，電磁閥門就會自動開啟，進行排水操作，但污水量的高度沒有達到設計標準，則不會出現排水操作，電磁閥門保持在關閉狀態，排水管內外兩側的壓力保持不變。電磁式排水方式還能考慮低溫冷凍的問題，在無電狀態下確保電磁閥門處于開啟狀態。這種排水方式對設施的靈敏度、結構等要求很高，設計成本和耗材成本較高。

2.3重力式和虹吸式排水方式

重力式和虹吸式排水方式在原理上是共通的，通過排水管中液體高度不同帶來的壓力差，實現排水的操作。這種方式原理簡單，對排水系統的結構復雜性要求不高，成本低廉，但運用中也存在明顯的問題，比如容易存水、堵塞等，在冬季也容易出現存水冷凍等問題，額外的維護成本較高，容易帶來不良的乘客體驗。

3動車組衛生系統的集便系統設置分析

衛生系統的核心有兩部分組成，除了給排水系統外，還有集便系統，與傳統火車不同，高速動車組更加注重乘客的體驗水平，也關注對運行環境的影響。因此，嚴密、環保和低成本的集便系統，對高速動車組的研發制造具有重要的意義。以人為本的研發制造理念下，高速動車組一般采用真空設施，充分發揮裝置的可靠性、安全性和科學性。集便系統主要包括喜愛幾個組成部分：便器、污物箱、排污裝置、控制系統。通過與給排水系統的銜接，共同組成了高速動車組的衛生系統。目前常用的真空集便系統，主要包括以下幾種：

3.1真空保持式集便裝置

此類裝置的排污效果良好，能夠在排污系統中形成真空環境，避免了堵塞問題和長期使用帶來的結垢問題，后期的維護工作量較少，人力成本較低。但問題是該裝置對各部件的功能要求較高，必須實現較好的氣密性，這一方面的耗材投入和管理成本反而提升，一旦發生故障，各方面的成本都會急劇上升。

3.2在線型真空集便裝置

該裝置形成真空的區域，主要是排污管范圍內，實現污水污物的排放處理，相比之下，這個設計的結構簡單，對耗材要求低，能源損耗低，后期的維護和管理工作簡便易行，成本比較小。但缺點是該裝置使用中會發出明顯的噪音，影響乘客的體驗，甚至會影響近處的乘客休息，造成一些負面的影響。

3.3緊湊型真空集便系統

在該系統中，真空排污系統一般處于常壓條件，系統不需要有較高的密封性，其能夠在中間箱形成真空，所占空間小，能源消耗也較低。但是其也存在一定的缺陷，及其在運行的過程中會產生較大的壓降損失，容易造成排污管路結垢的問題，后期需要進行積極的除垢工作，維護成本高。

4結語

高速動車組是集成性很高的軌道裝備產品，動力系統、安全系統、操作系統等方面的創新備受關注，除了核心技術的發展外，服務理念的升級也十分必要。高速動車組的衛生系統給排水設計和安裝，具有十分獨特的設計要求和維護特點，給排水設計和施工看似微乎其微，但后期運行中卻發揮著極大的作用。對研發制造企業來說，中車青島四方機車車輛股份有限公司將目光關注到了這一領域，充分考慮乘客需求和運營質量，實現衛生系統給排水的便捷性和舒適性，符合人機工程學的基本原理。

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（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266000）