独立分散式高原真空卸污新技术

薛 强，王晓伟，水春雨，黄焱歆，沈 骏，周丽铭，杨 宇，刘明辉

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

1 铁路真空卸污技术概述

目前，铁路所有动车组列车及部分普速旅客列车加装了集便器污物箱，在列车运行过程中，入厕污物、洗漱废水等暂时储存于污物箱内，待列车到站/动车所停靠后，利用地面卸污设备对列车污物箱进行卸污作业，将污物输送至地面污水处置装置[1]。

真空卸污技术在国内外动车段、大型客运站、客车检修基地已得到了普遍应用，技术不断更新。根据原铁道部关于建设动车所的总体部署和要求，科研机构对真空卸污技术进行了一系列立项和研究，以“坚持自主开发与引进相结合”的原则，系统分析了各种卸污方式的技术特点和适用条件，对真空卸污系统的主要设备进行了集成设计、开发和研究，同时对配套产品进行研制与开发，对真空卸污系统进行了试验验证，并于2006年底首次在我国铁路安装使用[2-9]。截至目前已有超过200个动车所、客运站、客车整备所等使用真空卸污设备，实现了对旅客列车污物的集中抽吸和排放，提高了列车整备的效率，有效保护了环境。

真空卸污技术优势主要体现在以下方面[10]：注重系统性能，通过系统配置保证卸污功能要求；强调使用的安全可靠性，关键设备有冗余能力；重视操作的方便性，易于操作和维护；注重设备的集成化、小型化、自动化。

《铁路站段真空卸污系统》(Q/CR 52—2017)提出，真空卸污系统在海拔小于或等于1 500 m的环境条件下，应能够正常工作，每套机组与每条卸污线的卸污能力应满足4个接口同时卸污作业，每个接口卸污作业时间不应超过3 min[11]。但是，在高原地区，海拔高气压低，传统的真空卸污系统卸污能力变差、卸污作业时间长。因此，有必要研究新型真空卸污技术，提高卸污效率，缩短卸污时间，保障系统运行可靠性，提质增效，为高原铁路列车高效卸污提供科学依据。

2 铁路真空卸污技术研究应用现状

目前，国内外铁路卸污技术主要有移动式卸污车、传统真空卸污技术、分散式卸污技术等，并积累了现场应用经验，但针对我国铁路高原低压地区的真空卸污技术尚无针对性技术储备。

2.1 移动式卸污车

一般需配置多台移动式卸污车，仅适用于应急作业或在整备时间较长的检修库等使用。移动式卸污车抽吸流量较小，一次仅能对1个污物箱进行卸污，工作效率低。因其受人为环境等因素限制，且敞开式排入化粪池，存在臭气影响人居环境卫生等问题，在我国铁路行业利用率逐渐降低。

2.2 固定式地面真空卸污技术

固定式真空卸污系统由机房真空机组、股道安装的卸污单元和真空管道组成，各卸污单元由同一条卸污管路连接后接入真空主机机组。真空卸污系统普遍适用于普速列车及动车组列车，需要设置真空机房。该技术已成为我国目前集便卸污的主流技术，其中2007年7月投入使用的上海站固定式真空卸污系统，是国内首例在车站使用的固定式地面卸污系统。该系统由真空凸轮泵机组设备、盘绕式真空抽吸单元设备、真空管道系统等组成[3]。固定式真空卸污系统如图1所示。

图1 固定式真空卸污系统

2.3 独立分散式真空卸污技术

独立分散式真空卸污系统分为泵式和罐式。我国目前以常规固定式集中真空卸污系统为主，德国等铁路已采用分散式真空卸污系统技术。高原低压站区铁路卸污采用集中式真空泵，因环境压力较低，性能受压降的影响明显增加，4个卸污口同时作业难以保障性能稳定，需要寻找不同卸污箱可同时卸污且互不干扰的卸污方式，而独立分散式真空卸污系统技术可以满足上述要求，因而高原低压站区铁路卸污更适合采取互不干扰的独立分散式真空卸污技术。

独立分散式真空卸污技术具有以下优点。

(1)1套小泵机组对应1节车厢，每个独立小泵机组卸污过程不相互干扰，理论上可在要求时间内卸空1个污物箱。在外界大气压比较低的情况下，单体泵机组只对1个污物箱作业，受外界真空度影响较小。

(2)采用独立小泵机组，只在机组与污物箱之间产生真空，而股道之间所铺设的排污管道中无真空环境，这样可保证真空度损失最小。如果采用1套大泵机组，需要在股道之间铺设真空管道，而既有车站受条件限制，真空管道需要提升和绕行障碍物，系统真空损失较大[12]。

(3)采用小泵机组对应1节车厢，列车如果停车定位比较准确，卸污单元软管可以适当缩短，也可以减少卸污时间。

但目前针对高原铁路站区的集便卸污技术尚缺少系统研究和数据支撑，需结合实际情况开展相关技术评价研究，并突破高原低压站区真空卸污的关键技术瓶颈，为行业推广应用提供理论依据和技术支撑。

3 高原地区真空卸污技术应用分析

3.1 高原地区独立分散式真空卸污面临的主要问题

(1)高原低压对集中式真空机组影响。因为高原地区的环境压力相对较低，集中式真空泵组的性能受压降的影响会明显增加，对卸污的整体效率和稳定性造成一定影响，如卸污时间延长、吸力不够、泵组启动频率增加等。

(2)铁路高原真空卸污相关数据缺乏。目前，高原站区真空卸污尚未展开系统研究和应用，缺少理论数据支撑和技术评价，亟需开展前期研究。

(3)铁路高原独立分散式真空卸污关键技术研究亟需突破。适于高原低压站区的铁路卸污，宜采取压降互不干扰的独立分散式真空卸污技术，1台分散式真空机组出现故障不影响其他单元真空卸污工作。如何实现独立分散式真空卸污关键技术突破和转化，是研究的重点和亟需之处。

3.2 高原地区独立分散式真空卸污的技术应用分析

从海拔2 780 m的格尔木站采用独立分散式真空卸污技术试用情况来看，该技术基于高原地区特点，根据现场安装条件(卸污单元数量、卸污管道长度、提升情况等)，以及系统和机组不同功能要求，优化机组配置设计、组件选型，经过优化和提升后设备的性能和稳定性得以保障，卸污效率提高、整体卸污时间明显缩短。

4 结束语

针对我国高原站区真空卸污特点，研究开发独立分散式真空卸污系统技术方案及高原独立分散式真空卸污关键技术，从而构建独立分散式真空卸污技术体系，可以为解决目前铁路高海拔站区真空卸污提供重要参考和依据，为铁路应用推广奠定基础。