動車組給水衛生系統排水異常分析及優化處置

劉飛鵬，曹洪凱，何忠明，馬寶存，張寶心

（天津中車四方軌道車輛有限公司，天津 300400）

0 引言

給水衛生系統為旅客和司乘人員提供飲水、洗漱、衛生等服務功能，是軌道客車不可或缺的重要組成部分，主要包括給水系統和衛生系統。隨著動車組智能化水平及旅客舒適要求不斷提高，旅客對給水衛生系統的人機工程設計要求、給水衛生設施的使用穩定性要求亦不斷提高[1]，而給水衛生系統是滿足旅客旅途舒適性和方便性的重要保障，是旅客和司乘人員在飲食、衛生方面不可缺少的重要裝置。

1 給水衛生系統簡介

1.1 系統介紹

動車組每車均設置給水系統，設置車上水箱供水系統及車下水箱供水系統兩種方式，其中2、6 號車配置車上水箱，5 號車配置車下水箱，其他車配置車下水箱。水箱容積400 L，由箱體、泵水裝置、加熱裝置及溫控裝置組成。箱體由內箱箱體、保溫層、注水管、清空管、溢流管等組成，其中內箱由不銹鋼焊接而成，外包保溫材料、鋁箔。在泵房內安裝有溫控裝置、水泵、先導式零壓差二通電磁閥、直動式二通電磁閥、管道連接件等，水箱上有5 級擺桿液位開關，通過電動水泵供水的方式為衛生間便器與水閥、盥洗室水閥、潔具池水閥、廚房洗池、電開水爐供水。

1 號車設置座式衛生間，8 號車設置蹲式衛生間，2、3、4、6、7號車均設有1 個座式衛生間和1 個蹲式衛生間，1、4、5、8 號車均設有1 個盥洗室，供乘客盥洗、衛生使用。4 號車設有潔具柜，供沖洗拖布使用。衛生系統采用真空集便系統收集便器污物。給水衛生系統整車布置如圖1 所示。

圖1 給水衛生系統整車布置

1.2 保護功能介紹

水箱液位指示及缺水保護功能。水箱設置5 擋液位顯示，分別為100%、75%、50%、25%、0%，指示燈設置在車下液位顯示器上。當水箱液位低于25%或0%無水時，衛生系統電氣控制單元及列車MON 監控器報警。

大流量保護功能。當供水管路流量大于流量開關設定的上限值時，即供水管路壓力達到揚程壓力開關設定的上限值，PLC 控制水泵持續工作，以避免供水壓力波動造成水泵頻繁啟停。

泄漏保護功能。當泄漏檢測開關檢測到供水管路流量大于1 L/min，且漏水信號持續3 min 后，PLC 控制水泵停止工作，等待3 min 后（即從第6 min 開始）PLC 控制水泵再次啟動工作，若泄漏檢測開關再次檢測到持續3 min 的漏水流量信號，第9 min 開始PLC 控制水泵停止工作且不再啟動，便器禁用，衛生系統電氣控制單元顯示相應故障代碼，列車MON 監控器顯示屏報警，若在第0～3 min 或第6 min～第9 min 時泄漏檢測開關斷開，則系統自動恢復正常。

2 故障現象及分析

2.1 故障現象

庫內檢修時發現03 車報“管路泄漏故障”，檢查發現衛生間坐便器沖水不止（圖2）。

圖2 坐便器沖水不止

2.2 原因分析

水衛生系統報“管路泄漏故障”的原因是：當泄漏檢測開關檢測到供水管路流量大于1 L/min，且泄漏信號持續3 min 后，PLC 控制水泵停止工作，等待3 min 后（從第6 min 開始）PLC控制水泵再次啟動，若泄漏檢測開關再次檢測到持續3 min 的流量信號，第9 min 開始PLC 控制水泵停止工作且不再啟動便器，衛生給水系統電氣控制單元顯示相應故障代碼，報“管路泄漏故障”。

經過排查發現，用于坐便器的排水電磁閥動作異常卡滯，導致流水不止。排水電磁閥動作卡滯如圖3a）所示，排水電磁閥腔內積聚水垢如圖3b）所示。

圖3 排水電磁閥

經過拆解排水電磁閥發現該排水電磁閥閥體內腔積聚水垢，導致電磁閥動作卡滯，異常排水。排水電磁閥主要由線圈、閥芯、閥體、復位彈簧、導桿等組成，主要用于車輛斷電后排出水系統管路內部存水。正常車輛無電情況下，排水電磁閥在內部復位彈簧作用使得閥體保持打開狀態，排出管內存水，當車輛投入主控，電磁閥線圈得電后，驅動閥芯克服復位彈簧作用使得閥體關閉，保證給水管路密封，避免水泄漏。該起故障排水電磁閥閥體內腔積聚水垢，導致電磁閥動作卡滯，異常排水，給水衛生系統報“管路泄漏故障”，坐便器沖水不止。

3 優化方案

設計了一種帶有過濾裝置的排水電磁閥如圖4a）所示。帶有過濾裝置的排水電磁閥主要包括電磁閥閥體和過濾裝置，過濾裝置如圖4b）所示。帶有過濾裝置的排水電磁閥閥腔內設置環形凸壁，該環形凸壁將閥腔隔成內側閥腔和外側閥腔，閥體內設有用于控制密封組件升降的電磁鐵組件，外部設置管狀進水嘴和出水嘴，進水嘴與外側閥腔導通構成進水通道，出水嘴與內側閥腔導通構成出水通道。動車組坐便器沖水時，水箱中的水首先由進水嘴通過，進入過濾裝置后將固體臟雜過濾掉，產生的純凈水經過閥腔由出水嘴排出進入坐便器。

圖4 新型排水電磁閥和過濾裝置

帶有過濾裝置的排水電磁閥結構簡單，效果明顯，有效杜絕了動車組給水衛生系統因排水電磁閥水垢堆積引起的此類異常排水故障。

4 結束語

通過對給水衛生故障的原因分析并排查，修復并優化了動車組給水衛生系統，設計的帶有過濾裝置的排水電磁閥簡單有效，有效杜絕了因排水電磁閥水垢堆積引起的此類異常排水故障，節約人力、物力、財力的同時，并為其他系統排水異常提供了理論依據及實踐經驗。