既有25T型客車（BST造）加裝統型真空集便裝置設計

都敏　韓通曉

摘 要 為進一步提升客運服務品質，改善旅客出行體驗，故對既有25T型客車（BST造）衛生系統進行升級改造。本文介紹了既有25T型客車（BST造）加裝統型真空集便裝置設計方案，并對車體、內裝、制動、給水等部位改造做了簡要的介紹，應用有限元分析軟件對鋼結構相關改造區域進行靜強度計算分析，計算結果滿足設計強度要求。

關鍵詞 25T型客車 統型真空集便裝置 有限元模型

中圖分類號：U270.385 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）03-0064-03

1 前言

既有25T型客車（BST造）采用老式氣水聯動直排便器，不僅造成了對沿線鐵路的環境污染，也導致車下噪聲從便器傳遞到車上，對車上旅客造成噪音污染[1]。為進一步提升客運服務品質，改善旅客出行體驗，根據《中國鐵路總公司關于落實“廁所革命”要求實施動車組客車衛生系統升級改造的通知》（鐵總機輛函【2018】490號文件），要求對既有25T型客車（BST造）衛生系統升級改造，加裝真空集便裝置。

2 改造技術方案介紹

2.1 廁所平面布置調整

如圖1所示，改造僅對一、二位廁所及周邊結構進行了調整，其余均未改動。對二位端廁所平面布置進行調整，取消原廁所的氣水沖便模塊、座式盒子間便器背部凸起部分，將原設計的角盆改為統型洗手器。改造后的平面布置在不影響周邊結構的條件下，增加了有效使用空間，布局更合理、舒適。

2.2 污物箱布置

客車設置總容量800L（400L兩組）的污物箱，污物箱型式為保持式。污物箱分別在二位端枕梁內外設置，其中一位廁所（座便）污物箱設置在枕外，二位廁所（蹲便）污物箱設置在枕內。改后布置見圖2。

2.3 車體改造

取消原車二位端氣水聯動直排便器部件;取消原車二位端分線箱處存線箱，增設走線槽與走線管間分線箱，取消多余走線槽吊卡;對車下不銹鋼線槽安裝結構調整并加裝過渡電氣箱;根據污物箱位置焊接符合統型結構的枕內、枕外污物箱吊座并對周邊車底橫梁加強;枕外吊座開走線管孔，并焊補板;在鐵地板增開集便防護箱口，原車下防護箱取消;根據制動部位改造需求焊加風缸安裝梁，在鐵地板開風管通過孔及在車底焊接吊卡，取消多余吊卡;取消側門腳踏機構側板及腳蹬護板，原車廢棄孔洞封堵;因取消廁所車窗，相應封堵鋼結構窗口。

2.4 內裝設備改造

二位端地板及支撐根據平面布置改造;取消原廁所阻尼氣缸門組成，設置統型25T客車轉軸折頁門并設置有無人顯示鎖;取消廁所活動車窗及窗護欄桿;取消乘務員室隔物架;二位端廁所周邊間壁、頂板、門口型材、基座、吊架、底角壓條等改造，廁所門上罩板取消。

2.5 電氣改造

車上綜合控制柜內加裝空氣開關，用于集便器伴熱及集便控制箱控制系統供電;車內乘務員室間壁增加集便系統控制柜;廁所阻尼拉門速動限位開關改為轉軸折頁門有無人顯示開關;原車廁所內兩組600W電加熱改為統型450W電加熱;車下影響污物箱安裝位置的不銹鋼線槽取消，采用尼龍軟管，線槽與分線箱交接處設置分線箱;車底干線更新。

2.6 制動裝置改造

對二位端車底總風管路及制動管路進行結構調整，規避污物箱吊座位置;將原氣動沖便的1/2吋供風管路改為分別向車下污物箱真空發生器及車內氣水控制盤供風的管路;車下增設180L風缸，與原120L風缸同時向空氣彈簧、集便裝置、塞拉門供風，廁所洗池下側相應增設氣水控制盤氣管。

2.7 給水衛生改造

集便裝置供水管路位置進行調整;污物箱參照客車真空集便裝置統型圖紙設計，總容量800L（400L兩組），型式為真空保持式;氣水控制盤、蹲便防護箱按照統型設計;廁所玻璃鋼盒子間更新，內部按照統型圖紙分別設置座便及蹲便器，設置不銹鋼洗手池及統型面鏡、衣帽鉤、扶手桿等，設置送風口、廢排風口、燈口、統型電加熱等;采用帶凸臺及凹槽防脫結構的排水導筒，并注意規避車下其他零部件。

3 靜強度計算分析

根據TB/T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》的相關要求，對污物箱吊裝結構靜強度的可靠性進行分析，以驗證其結構設計是否滿足標準要求。

3.1 模型的建立

根據車體底架帶污物箱吊座設計圖紙建立三維模型，利用有限元軟件建立有限元模型，抽殼后利用shell63號面單元對底架及污物箱吊座進行網格劃分，并利用mass21單元和rbe3單元模擬污物箱。對含有接觸區部分的網格進行局部細化，建立污物箱吊座有限元模型（見圖3）。

3.2 計算輸入

1.污物箱自重395kg，載重400kg。

2.污物箱吊座采用Q345鋼，依GB1591-2008執行。

3.污物箱幾何中心距吊座安裝面高362mm，距車體縱向中心線5530mm，車體底架總長25500mm。

4.根據TB/T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》要求，客車車體內外部設備及其緊固零件應當按照相當于下列加速度的慣性力進行校核計算：縱向3g，橫向1g，垂向cg。其中：g為重力加速度，c在車體端部最大值為3，向車體重心線性變化到最小值1.5。此時產生的三個方向的合成應力不得大于材料的屈服極限。根據輸入計算可得c=2.15。

3.3 計算結果及結論

如圖4所示為污物箱吊座等效應力云圖，通過有限元分析計算結果可見，污物箱吊座的最大應力發生在吊座縱梁與車底橫梁焊接處，最大應力為56.43MPa，遠小于材料的屈服強度345MPa，滿足TB/T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》中規定的使用要求。

4 結語

通過本次設計研究，驗證了既有25T型客車（BST造）加裝統型真空集便裝置的可行性，在保證了原車其它功能不變的前提下，既提升了客運服務品質，又解決了原車阻尼氣缸拉門開啟不良、地板漏水、廁所衛生間采暖效果不佳等慣性質量問題。且經客戶實際運用反饋，證明設計方案切實可行，現既有25T型客車（BST造）加裝統型真空集便裝置已進入批量改造階段，至今未接到任何因設計方案導致的產品質量投訴。

參考文獻：

[1] 石創.既有25T型鐵路客車換裝統型真空集便裝置設計及鋼結構靜強度計算分析[J].科學與財富，2019（07）： 144-145.