浅谈动车组卫生系统给排水的功能设计

陈立仁 于照艳

摘 要：从绿皮车到高速从车组，从“和谐号”到“复兴号”，从中车青岛四方机车车辆股份有限公司驶出的高速动车组，已经成为中国铁路客运的主力军，让中国速度不断刷新世界速度，也成为了公众眼中的大国重器和“网红”。高速动车组的每一个组成部分都需要科学设计和严谨施工，本文以高速动车组的车上卫生系统给排水设计和安装为例，探索给排水系统的功能设计及其利弊的不同，探索如何将人文理念和科学设计融入到乘客服务中，为高速动车在该领域的设计制造提供参考，也为实际生产中的安装、检修提供一些有价值的建议。

关键词：高速动车组;卫生系统;给排水;设计制造

高速动车组不仅要在速度、质量和技术创新方面做好积累，更要从服务的角度提升产品人性化设计水平，让乘客在旅途中感受到亲切与便捷。以给排水系统为例，综合做好该系统的设计和安装，对提升乘客体验有重要的意义，具体包括供水方式、排水方式、采集装置等。随着我过各大轨道交通研发制造企业在高速动车组领域的技术成熟，我国的轨道交通行业也从学习和引进阶段，过渡到了技术吸收和创新阶段，尤其是各项人性化设计的创新，已经成为技术创新和理念创新的重要组成部分。因此，给排水系统不仅要实现基本的服务功能，更要实现更高水平的标准化和人性化，让乘客忽的更优体验。

1动车组卫生系统的供水方式分析

高速动车组的设计理念，主要围绕能源节约、方便乘客、速度提升和安全性提高等方面，卫生系统的设计方便，主要考虑的是乘客使用便捷和资源节约，创造良好的服务环境。作为高速动车组的重要基础设施部分，卫生系统的给排水设计和安装施工必须万无一失，这在整体服务中容易成为“减分项”。在供水方式的设计上，其先决因素是高速动车组的整体布局，水箱位置、容量、用水频率等，既要考虑整体空间的布局，也要综合分析用水速度，来决定采用哪种供水方式。

1.1压力供水方式

如果高速动车组的储水箱设置在车辆底部，那么就会有足够的空间，将水箱设计的更大一些，能够提高车辆的储水量，但随之而来的是水箱系统的中心较低，取水时需要足够的压力才能实现正常供水。这种方式缺点明显，需要更复杂的支持系统，缺乏足够的可靠性。

1.2重力供水方式

将水箱设置在车辆的顶部，通过重力的效果，直接将水箱中的水引到卫生系统中，这样的设计导致水箱无法具备更大的容量，但系统设计比较简单，采用重力也节约了一些能源。与压力供水方式能够实现600升的水箱相比，水箱置顶的方式只能保证300升的水容量。

1.3组合方式供水

其储水箱一般安装于车下，还需要安装一个中间水箱，位置则是顶板上方，利用压力把车下储水箱的水输送到中间水箱，最后通过重力为用水点提供水源。其主要优势在于水箱容积较大，超过600L，系统重心较低，但是结构复杂，可靠性不足。

2动车组卫生系统的排水装置分析

高速动车组的运行速度都在时速200公里以上，对车辆气密性具有很高的要求。在设计给排水系统的排水装置时，需要考虑排水装置在实际运用中所带来的不理影响，比如排水时带来的车辆气密性问题、污染和资源利用等。根据装置的不同原理，其保护装置可以分为各种类型，包括压力式、电磁式、重力式、虹吸式等，各个类型的优势、缺陷、使用范围等。

2.1压力式排水装置

通过利用真空集便系统实现污水和污物的排放，将卫生系统的中间相设置在洗手池下方，当中间箱内的液体高度达到设定水平时，通过传感器的预先设置，实现抽取污物的设置，将污水等采集到污物箱中，避免污水排放到车外。从成本和系统设计来看，这种方式的设计比较复杂，成本较高，相应装置也需要足够大的空间。压力式排水方式在我国高速动车组发展早期，应用比较广泛，但随着环保意识和资源节约意识的提升，新的设计理念将其取代。

2.2电磁式排水方式

电磁式排水方式是利用特殊的电磁阀门，通过控制开关来实现排水的目的。正常情况下，电磁阀门处于关闭状态，担当污物的高度达到设置高度时，电磁阀门就会自动开启，进行排水操作，但污水量的高度没有达到设计标准，则不会出现排水操作，电磁阀门保持在关闭状态，排水管内外两侧的压力保持不变。电磁式排水方式还能考虑低温冷冻的问题，在无电状态下确保电磁阀门处于开启状态。这种排水方式对设施的灵敏度、结构等要求很高，设计成本和耗材成本较高。

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，通过排水管中液体高度不同带来的压力差，实现排水的操作。这种方式原理简单，对排水系统的结构复杂性要求不高，成本低廉，但运用中也存在明显的问题，比如容易存水、堵塞等，在冬季也容易出现存水冷冻等问题，额外的维护成本较高，容易带来不良的乘客体验。

3动车组卫生系统的集便系统设置分析

卫生系统的核心有两部分组成，除了给排水系统外，还有集便系统，与传统火车不同，高速动车组更加注重乘客的体验水平，也关注对运行环境的影响。因此，严密、环保和低成本的集便系统，对高速动车组的研发制造具有重要的意义。以人为本的研发制造理念下，高速动车组一般采用真空设施，充分发挥装置的可靠性、安全性和科学性。集便系统主要包括喜爱几个组成部分：便器、污物箱、排污装置、控制系统。通过与给排水系统的衔接，共同组成了高速动车组的卫生系统。目前常用的真空集便系统，主要包括以下几种：

3.1真空保持式集便装置

此类装置的排污效果良好，能够在排污系统中形成真空环境，避免了堵塞问题和长期使用带来的结垢问题，后期的维护工作量较少，人力成本较低。但问题是该装置对各部件的功能要求较高，必须实现较好的气密性，这一方面的耗材投入和管理成本反而提升，一旦发生故障，各方面的成本都会急剧上升。

3.2在线型真空集便装置

该装置形成真空的区域，主要是排污管范围内，实现污水污物的排放处理，相比之下，这个设计的结构简单，对耗材要求低，能源损耗低，后期的维护和管理工作简便易行，成本比较小。但缺点是该装置使用中会发出明显的噪音，影响乘客的体验，甚至会影响近处的乘客休息，造成一些负面的影响。

3.3紧凑型真空集便系统

在该系统中，真空排污系统一般处于常压条件，系统不需要有较高的密封性，其能够在中间箱形成真空，所占空间小，能源消耗也较低。但是其也存在一定的缺陷，及其在运行的过程中会产生较大的压降损失，容易造成排污管路结垢的问题，后期需要进行积极的除垢工作，维护成本高。

4结语

高速动车组是集成性很高的轨道装备产品，动力系统、安全系统、操作系统等方面的创新备受关注，除了核心技术的发展外，服务理念的升级也十分必要。高速动车组的卫生系统给排水设计和安装，具有十分独特的设计要求和维护特点，给排水设计和施工看似微乎其微，但后期运行中却发挥着極大的作用。对研发制造企业来说，中车青岛四方机车车辆股份有限公司将目光关注到了这一领域，充分考虑乘客需求和运营质量，实现卫生系统给排水的便捷性和舒适性，符合人机工程学的基本原理。

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（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266000）