上海站增设真空卸污系统方案

黄焱歆，张继杰

(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

1 上海站卸污问题的提出

上海站原有的卸污方式采用传统的移动式吸污车，吸污车卸污条件见表1。

表1 吸污车卸污条件

随着铁路第6次大提速的实施，新开行的动车组均采用密闭式厕所，传统的卸污方式已不能满足动车组卸污要求，亟需在上海站增设固定式真空卸污系统一套。

2 上海站现状

上海站为全国铁路特等客运站，是华东铁路运输的枢纽，客流量大。目前上海站共有13个站台，15条站间股道，其中含2条机走线。

铁路第6次大提速动车组开行后，从上海至南京、常州、无锡、苏州、昆山、北京等往返动车组有15列之多。随着铁路运输对装备先进性和环保性要求的不断提高，越来越多的动车组和高等级客车采用了密闭式厕所，动车组运量也逐渐加大。

上海车站东西向狭长，站房位于车站中间偏南侧，北侧紧邻股道为院墙。因此，如何确定真空机房的位置、卸污单元在既有线的安装形式、以及管道如何穿越既有线等问题成为方案设计的重点。

3 真空卸污系统方案

3.1 卸污系统组成

鉴于上海车站受场地小、列车停靠卸污作业时间短等条件的限制，本项目采用最新的科研产品真空凸轮泵系统。其具有占地少、卸污效率高等特点。

固定式真空卸污系统由真空凸轮泵机组设备、盘绕柜式卸污单元设备、真空管道系统等组成。各部分的功能如下:

真空机组:维持系统真空度、具排污功能、指示功能、控制自动化;

卸污单元:抽吸集便器污物到真空管道;真空管道系统:输送污物;

排污管道系统:将污物由真空机组排入指定地点。

3.2 卸污方案设计原则

(1)卸污机房位置选择:车站内设置;占地小;满足真空抽吸及压力排放性能要求。

(2)卸污单元在既有股道间设置，根据股道断面形式确定单元安装形式。单元设备的外形限制尺寸应满足安全要求，宽度、高度在铁路站场建筑限界要求范围内。

(3)系统中真空机组、真空管道及单元布置总体不影响其他工艺作业和运输通道。

(4)系统的安全可靠性，根据车辆到发频次、停时要求、卸污作业数量等设计设备能力。关键设备要求有冗余能力，能相互备用，发生故障时易于更换维修。

(5)满足各型动车组卸污作业要求。

(6)针对上海地区夏季多雨、阳光照射强烈、冬季气温较低的环境特点，对卸污单元进行设备改型研究，重点解决单元箱体防水、防锈蚀，及抽吸软管抗紫外线、耐寒等问题。

(7)每列动车按2～4口同时卸污设计，根据每日到发车辆频次、列车检修停时、每日高峰作业量以及污物排放距离选择真空机组，每列动车平均卸污时间控制在20 min以内［1］。

3.3 真空卸污系统方案

3.3.1 真空机组设置

真空机房选址:针对上海站布局紧凑、用地紧张的特点，真空机房的选择成为系统设计的难点。经过反复比选，确定在车站东端平交道附近利用原有房屋改造成机房，占地仅24 m3。

本方案设真空机组1套，真空机组型号:VX186－184QM;机组外形尺寸:l×b×h=2 900 mm×1 050 mm×1 800 mm。机组性能见表2，机组安装图见图1。

表2 真空凸轮泵机组性能参数［2］

图1 上海站真空机组安装图

3.3.2 卸污单元设置

真空卸污单元采用电动盘绕式，不锈钢柜体。柜体内集成装配:真空软管、快速接头、球阀、不锈钢支架、转盘、制动装置、电动装置等。

根据动车停车位置及上海站平面布局，共设置2排卸污单元，单元作业半径为10 m，单元设计间距20 m，每排设置卸污单元23个，可满足460 m范围内卸污要求。

卸污单元技术参数:外形尺寸:l×b×h=960 mm×600 mm×950 mm;柜体为不锈钢或防锈处理钢板。表面设反光标识;单元卸污软管采用带钢衬耐真空软管，承压达到 －70kPa;作业半径10 m。

卸污单元股道间的安装首先要满足车站限界［3］要求:见图 2。

图2 客运专线铁路建筑限界

上海站既有股道间距5 m，股道间设有排水沟，净宽 800 mm，深 900～1200 mm，沟内设有DN200给水管。卸污单元安装见图3，可满足限界要求。

3.3.3 真空管道系统

真空卸污管道采用高密度聚乙烯PE100管材，PN1.0MPa;采用电熔连接管件。真空卸污干管管径:外径 dn 160 mm;支管管径:外径 dn 63 mm。

在上海站1、2股道间设置1#真空干管，11、12股道间设置2#真空干管。沿股道平行设置，敷设于既有管沟内。每条干管管道长480 m。穿越股道处采用钢套管保护。两条主干管在站台东侧端部合并后连接至真空机组。

真空管道以0.1%的坡度坡向真空机组;管道转弯处需用45°弯头。管道特殊配件有:dn 160×dn 63斜三通、真空平衡罐等。

图3 卸污单元安装形式一

3.3.4 压力排污系统

污物由真空机组抽吸，直接排放至车站东南侧的既有化粪池，化粪池容积为75 m3，化粪池清掏周期为1～3 d。

排污管道采用高密度聚乙烯PE100，PN1.6 MPa管材。

排污管管径(外径):dn 225 mm。

本项目选择可实施的管道路径是系统设计的关键，由于上海站的复杂性，采用边开挖边选线的方式，经反复研究优化，最终选择了一条到化粪池的路径。因此，对于既有站增设卸污工程，要采取因地制宜、现场设计的方式。

4 上海站真空卸污系统再改造

上海站卸污系统的建设及改造，与车站主体工程密切相关，先后进行了多次，满足了不同阶段的需要。历次改造工程，均保证了列车运行及卸污工作的正常进行。

(1)首次真空卸污系统的建设

首次真空卸污系统的建设于:2007年5月开始，设真空机组1套，真空卸污线2条，真空卸污单元设备46套，同年7月1日投入使用，效果良好。

(2)第二次改造

2009年7月，根据上海站运能及建设需要，对真空卸污系统进行了改造:拆除原有第11～12股道间的单元设备，修旧后安装于第7～8股道间，并新建1条真空管道系统，通过三通与原有卸污干管相连。同时，对11～12股道间增加临时过渡措施。

(3)第三次改造

2010年4月，根据新的运能要求，对真空卸污系统进行了再次改造:在第11～12股道间新建1排真空抽吸单元设备，共24台(应车站使用方要求，较既有卸污线增加1台，达到全程覆盖的要求)，利用原有管道系统与主机相连。

这次改造，新增了卸污线1条，增加了真空机组的负担。系统使用过程中，须控制卸污单元同时工作数量不能超过4个。

(4)第四次改造

2010年上海世博会前，上海局对车站进行修整，对真空机房的外观提出整改要求。这次改造将机房高度由原来的4.2 m降低至2.2 m，利用建筑手段将房子外形美化，并采用屋顶植被覆盖，淡化建筑物的视觉障碍，达到景观要求。

5 结论

既有车站增设真空卸污系统，应根据特殊地形地貌及功能要求，特殊设计，困难地段边踏勘边确定方案。关键因素确定:真空机房位置、化粪池位置、卸污单元安装形式、真空管道安装位置等。

上海站真空卸污系统自2007年7月1日运行以来，满足了不同阶段的使用要求，在历次改造过程中均没有停止运营卸污作业。

上海站真空卸污系统的建设使上海站成为了全路首家安装、使用固定式真空卸污设施的单位，在项目实施过程中，解决了相关技术难题，积累了宝贵经验。

该项目获得了上海市科技进步三等奖，为此，上海铁路局发函“上铁技函［2007］1725号”在全局推广使用固定式在线凸轮泵真空卸污系统。

［1］TB/T3163—2007，铁路站段真空卸污系统技术条件［S］．

［2］铁道科学研究院．铁路真空卸污系统技术开发研究［R］．2006．

［3］铁道部 铁建设［2007］47号．新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定［S］．