客车上水溢流改造技术探讨

范英宏，白晓军，洪蔚，侯世全

(1．中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081;2．北京中铁科节能环保新技术有限公司，北京 100081)

1 概述

铁路客车上水设备是保证客车正常运行必不可少的设施。最早的上水设施是普通上水栓，上水过程全是手动，上水工劳动强度大，作业时间长。针对上水设备存在的一些问题，许多学者进行了上水设备技术改造和更新，主要是集中在以下三个方面:(1)提高自动化水平，减少上水工劳动强度［1-3］;(2)增加上水流速，缩短上水时间［4-6］;(3)实现自动 关停，减少水资源 浪费［7-9］。当前研发的新型上水设备，多采用遥控或设定上水时间实现上水阀的启闭，并可自动卷管，减小了上水工的劳动强度。有些技术人员提出通过增加上水栓出口的压力，增加上水系统管径和减少上水软管水损失等措施来提高上水速度，但增加上水栓出口压力和胶管直径会造成上水过程快速接头脱落，从而受到限制［4］。上水设备自动化程度的提高，减轻了上水工劳动强度，缩短了上水设备关闭所需的时间，也减少了溢流或者非正常脱管浪费的水资源量。到目前为止，溢流和非正常脱管浪费水资源的现象仍未彻底解决，溢流不仅造成水资源浪费，增加了铁路运营成本，而且在北方站区冬季浪费的水还会造成路基结冰，影响行车安全及上水作业人员人身安全。中国铁道科学研究院通过对已有的研究成果进行技术分析，在进行水力学计算的基础上，从车上车下整体考虑，确定了采用通过测定流量和压力等水力学要素实现溢流控制的技术方案，而且试验证明该技术方案完全可行。该技术改造涉及车上车下两部分，并已获得专利(专利号:ZL2011 2 0015606．4)，一些改造措施还有待探讨。

2 溢流控制装置技术原理

客车上水溢流控制装置分为车上和车下两部分(如图1所示)，车上部分包括流量调节装置和液位显示控制仪，车下部分主要包括流量传感器、压力传感器及控制箱。上水过程中液位采集装置采集水箱水位并给信号至液位显示控制仪，液位显示控制仪分阶段同步显示各水箱液位;当水箱水满时，液位采集器给信号至液位显示控制仪，液位显示控制仪在显示水箱液位的同时启动流量调节装置;流量调节装置启动使得上水管中的流量发生变化;通过测定管中的流量信号，并将信号传递给控制箱，当管路中流量发生变化时，采集到的流量信号传递到上水控制箱;控制箱接收信号后并判识信号，当满足预先设定的条件后(阈值)，通过控制箱给上水电磁阀信号;上水电磁阀关闭，停止上水。

图1 各部件的连接与控制示意图

3 溢流控制装置改造方案

由于溢流控制装置分为车上和车下两部分，在改造过程中必须根据车上、车下不同的情况同时进行，才能解决溢流和非正常脱管浪费水资源的问题。

3．1 车上改造

车上改造方案中需要在车上安装液位显示控制仪，上水过程中分阶段同步显示水箱各阶段液位;并在显示水箱100%液位的同时，启动流量调节装置。

车上改造分为两种情况:(1)对于没有安装液位传感器的车型，需要设置多液位传感器、液位显示控制仪和流量控制装置;(2)目前很多客车和动车均已安装液位显示仪，但仅可显示水箱液位，需要稍加改造增加一个水箱高液位输出信号即可实现控制功能。具体控制原理如图2所示。

图2 车上控制原理图

3．2 车下改造

车下改造方案需要车下管路中装流量传感器、数控模块和上水电磁阀，控制原理如图3所示，改造后能够实现水箱水满和非正常脱管时关闭上水，减少水资源浪费。

图3 车下控制原理图

车下改造方案也分为两种情况:

(1)对于只采用普通上水软管上水的车站，需要在每个上水拴的管路上与原有管路呈并联状态安装上水电磁阀，并安装流量传感器和数控模块等装置(安装示意图见图4)。这样当车上水箱水满后，液位显示控制仪启动车上的流量调节装置，造成管路中压力、流量的变化，压力传感器和流量传感器把变化的信号传递给控制模块，控制模块通过判定阈值来关闭上水电磁阀，从而实现溢流控制。

图4 车下溢流控制装置安装示意图

(2)采用新型客车上水设备的车站或动车所，上水设备采用自动化控制，当水满时，通过遥控或者控制按钮实现客车上水设备中上水电磁阀的关闭来实现上水过程的关停。针对这种情况，只需要在上水管路上加装流量传感器。

4 结论与建议

试验结果表明，该套溢流控制装置能够满足客车溢流或非正常脱管时自动快速关停上水设备的功能。但由于该套系统的改造必须车上车下同时进行，车上试验受到限制，因此有关部门尤其是车辆部门应该推动上水设备车上试验，促进上水设备溢流控制技术的发展和应用。

［1］ 赵辉．客车上水监控系统的研制与应用［J］．铁道标准设计，2005(4):79-80．

［2］ 徐文华．浅析铁路客车快速上水控制系统的应用［J］．上海铁道科技，2011(2):133-134，79．

［3］ 陈晓凡，侯世全．铁路客车新型自动上水设备［J］．中国铁路，2008(6):52-54．

［4］ 李婵．论客车上水系统存在的问题及解决建议［J］．铁道劳动安全卫生与环保，2004，31(5):222-223．

［5］ 王群．铁路客车上水系统的现状调查和改进设想［J］．铁道标准设计，1996(11):39-42．

［6］ 陈军，蒋金辉，张汉英．铁道客车给水装置对站区给水系统映像的分析及对策［J］．铁道标准设计，2011(7):108-110．

［7］ 杜高潮，曹喜俊，高隆绪，等．铁路客车自动上水的研究与应用［J］．科技信息，2010(35):464-465．

［8］ 华开林，闫松林．铁路旅客列车节能上水系统的应用研究［J］．铁道运输与经济，2006，28(12):95-96．

［9］ 华开林，闫松林．铁路旅客列车遥控节能上水系统的应用与研究［J］．西铁科技，2006(2):14-16．