淺談動(dòng)車組衛(wèi)生系統(tǒng)給排水的功能設(shè)計(jì)

陳立仁 于照艷

摘 要：從綠皮車到高速?gòu)能嚱M，從“和諧號(hào)”到“復(fù)興號(hào)”，從中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司駛出的高速動(dòng)車組，已經(jīng)成為中國(guó)鐵路客運(yùn)的主力軍，讓中國(guó)速度不斷刷新世界速度，也成為了公眾眼中的大國(guó)重器和“網(wǎng)紅”。高速動(dòng)車組的每一個(gè)組成部分都需要科學(xué)設(shè)計(jì)和嚴(yán)謹(jǐn)施工，本文以高速動(dòng)車組的車上衛(wèi)生系統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)和安裝為例，探索給排水系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)及其利弊的不同，探索如何將人文理念和科學(xué)設(shè)計(jì)融入到乘客服務(wù)中，為高速動(dòng)車在該領(lǐng)域的設(shè)計(jì)制造提供參考，也為實(shí)際生產(chǎn)中的安裝、檢修提供一些有價(jià)值的建議。

關(guān)鍵詞：高速動(dòng)車組;衛(wèi)生系統(tǒng);給排水;設(shè)計(jì)制造

高速動(dòng)車組不僅要在速度、質(zhì)量和技術(shù)創(chuàng)新方面做好積累，更要從服務(wù)的角度提升產(chǎn)品人性化設(shè)計(jì)水平，讓乘客在旅途中感受到親切與便捷。以給排水系統(tǒng)為例，綜合做好該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝，對(duì)提升乘客體驗(yàn)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(fā)制造企業(yè)在高速動(dòng)車組領(lǐng)域的技術(shù)成熟，我國(guó)的軌道交通行業(yè)也從學(xué)習(xí)和引進(jìn)階段，過渡到了技術(shù)吸收和創(chuàng)新階段，尤其是各項(xiàng)人性化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，已經(jīng)成為技術(shù)創(chuàng)新和理念創(chuàng)新的重要組成部分。因此，給排水系統(tǒng)不僅要實(shí)現(xiàn)基本的服務(wù)功能，更要實(shí)現(xiàn)更高水平的標(biāo)準(zhǔn)化和人性化，讓乘客忽的更優(yōu)體驗(yàn)。

1動(dòng)車組衛(wèi)生系統(tǒng)的供水方式分析

高速動(dòng)車組的設(shè)計(jì)理念，主要圍繞能源節(jié)約、方便乘客、速度提升和安全性提高等方面，衛(wèi)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方便，主要考慮的是乘客使用便捷和資源節(jié)約，創(chuàng)造良好的服務(wù)環(huán)境。作為高速動(dòng)車組的重要基礎(chǔ)設(shè)施部分，衛(wèi)生系統(tǒng)的給排水設(shè)計(jì)和安裝施工必須萬無一失，這在整體服務(wù)中容易成為“減分項(xiàng)”。在供水方式的設(shè)計(jì)上，其先決因素是高速動(dòng)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(dòng)車組的儲(chǔ)水箱設(shè)置在車輛底部，那么就會(huì)有足夠的空間，將水箱設(shè)計(jì)的更大一些，能夠提高車輛的儲(chǔ)水量，但隨之而來的是水箱系統(tǒng)的中心較低，取水時(shí)需要足夠的壓力才能實(shí)現(xiàn)正常供水。這種方式缺點(diǎn)明顯，需要更復(fù)雜的支持系統(tǒng)，缺乏足夠的可靠性。

1.2重力供水方式

將水箱設(shè)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(wèi)生系統(tǒng)中，這樣的設(shè)計(jì)導(dǎo)致水箱無法具備更大的容量，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，采用重力也節(jié)約了一些能源。與壓力供水方式能夠?qū)崿F(xiàn)600升的水箱相比，水箱置頂?shù)姆绞街荒鼙ＷC300升的水容量。

1.3組合方式供水

其儲(chǔ)水箱一般安裝于車下，還需要安裝一個(gè)中間水箱，位置則是頂板上方，利用壓力把車下儲(chǔ)水箱的水輸送到中間水箱，最后通過重力為用水點(diǎn)提供水源。其主要優(yōu)勢(shì)在于水箱容積較大，超過600L，系統(tǒng)重心較低，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性不足。

2動(dòng)車組衛(wèi)生系統(tǒng)的排水裝置分析

高速動(dòng)車組的運(yùn)行速度都在時(shí)速200公里以上，對(duì)車輛氣密性具有很高的要求。在設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)的排水裝置時(shí)，需要考慮排水裝置在實(shí)際運(yùn)用中所帶來的不理影響，比如排水時(shí)帶來的車輛氣密性問題、污染和資源利用等。根據(jù)裝置的不同原理，其保護(hù)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(gè)類型的優(yōu)勢(shì)、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(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水和污物的排放，將衛(wèi)生系統(tǒng)的中間相設(shè)置在洗手池下方，當(dāng)中間箱內(nèi)的液體高度達(dá)到設(shè)定水平時(shí)，通過傳感器的預(yù)先設(shè)置，實(shí)現(xiàn)抽取污物的設(shè)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(tǒng)設(shè)計(jì)來看，這種方式的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，成本較高，相應(yīng)裝置也需要足夠大的空間。壓力式排水方式在我國(guó)高速動(dòng)車組發(fā)展早期，應(yīng)用比較廣泛，但隨著環(huán)保意識(shí)和資源節(jié)約意識(shí)的提升，新的設(shè)計(jì)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(guān)來實(shí)現(xiàn)排水的目的。正常情況下，電磁閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，擔(dān)當(dāng)污物的高度達(dá)到設(shè)置高度時(shí)，電磁閥門就會(huì)自動(dòng)開啟，進(jìn)行排水操作，但污水量的高度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則不會(huì)出現(xiàn)排水操作，電磁閥門保持在關(guān)閉狀態(tài)，排水管內(nèi)外兩側(cè)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(tài)下確保電磁閥門處于開啟狀態(tài)。這種排水方式對(duì)設(shè)施的靈敏度、結(jié)構(gòu)等要求很高，設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)排水的操作。這種方式原理簡(jiǎn)單，對(duì)排水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性要求不高，成本低廉，但運(yùn)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(xiàn)存水冷凍等問題，額外的維護(hù)成本較高，容易帶來不良的乘客體驗(yàn)。

3動(dòng)車組衛(wèi)生系統(tǒng)的集便系統(tǒng)設(shè)置分析

衛(wèi)生系統(tǒng)的核心有兩部分組成，除了給排水系統(tǒng)外，還有集便系統(tǒng)，與傳統(tǒng)火車不同，高速動(dòng)車組更加注重乘客的體驗(yàn)水平，也關(guān)注對(duì)運(yùn)行環(huán)境的影響。因此，嚴(yán)密、環(huán)保和低成本的集便系統(tǒng)，對(duì)高速動(dòng)車組的研發(fā)制造具有重要的意義。以人為本的研發(fā)制造理念下，高速動(dòng)車組一般采用真空設(shè)施，充分發(fā)揮裝置的可靠性、安全性和科學(xué)性。集便系統(tǒng)主要包括喜愛幾個(gè)組成部分：便器、污物箱、排污裝置、控制系統(tǒng)。通過與給排水系統(tǒng)的銜接，共同組成了高速動(dòng)車組的衛(wèi)生系統(tǒng)。目前常用的真空集便系統(tǒng)，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(tǒng)中形成真空環(huán)境，避免了堵塞問題和長(zhǎng)期使用帶來的結(jié)垢問題，后期的維護(hù)工作量較少，人力成本較低。但問題是該裝置對(duì)各部件的功能要求較高，必須實(shí)現(xiàn)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(fā)生故障，各方面的成本都會(huì)急劇上升。

3.2在線型真空集便裝置

該裝置形成真空的區(qū)域，主要是排污管范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)污水污物的排放處理，相比之下，這個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)耗材要求低，能源損耗低，后期的維護(hù)和管理工作簡(jiǎn)便易行，成本比較小。但缺點(diǎn)是該裝置使用中會(huì)發(fā)出明顯的噪音，影響乘客的體驗(yàn)，甚至?xí)绊懡幍某丝托菹?，造成一些?fù)面的影響。

3.3緊湊型真空集便系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中，真空排污系統(tǒng)一般處于常壓條件，系統(tǒng)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(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生較大的壓降損失，容易造成排污管路結(jié)垢的問題，后期需要進(jìn)行積極的除垢工作，維護(hù)成本高。

4結(jié)語

高速動(dòng)車組是集成性很高的軌道裝備產(chǎn)品，動(dòng)力系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、操作系統(tǒng)等方面的創(chuàng)新備受關(guān)注，除了核心技術(shù)的發(fā)展外，服務(wù)理念的升級(jí)也十分必要。高速動(dòng)車組的衛(wèi)生系統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)和安裝，具有十分獨(dú)特的設(shè)計(jì)要求和維護(hù)特點(diǎn)，給排水設(shè)計(jì)和施工看似微乎其微，但后期運(yùn)行中卻發(fā)揮著極大的作用。對(duì)研發(fā)制造企業(yè)來說，中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司將目光關(guān)注到了這一領(lǐng)域，充分考慮乘客需求和運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生系統(tǒng)給排水的便捷性和舒適性，符合人機(jī)工程學(xué)的基本原理。

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