动车组给水卫生系统排水异常分析及优化处置

刘飞鹏，曹洪凯，何忠明，马宝存，张宝心

（天津中车四方轨道车辆有限公司，天津 300400）

0 引言

给水卫生系统为旅客和司乘人员提供饮水、洗漱、卫生等服务功能，是轨道客车不可或缺的重要组成部分，主要包括给水系统和卫生系统。随着动车组智能化水平及旅客舒适要求不断提高，旅客对给水卫生系统的人机工程设计要求、给水卫生设施的使用稳定性要求亦不断提高[1]，而给水卫生系统是满足旅客旅途舒适性和方便性的重要保障，是旅客和司乘人员在饮食、卫生方面不可缺少的重要装置。

1 给水卫生系统简介

1.1 系统介绍

动车组每车均设置给水系统，设置车上水箱供水系统及车下水箱供水系统两种方式，其中2、6 号车配置车上水箱，5 号车配置车下水箱，其他车配置车下水箱。水箱容积400 L，由箱体、泵水装置、加热装置及温控装置组成。箱体由内箱箱体、保温层、注水管、清空管、溢流管等组成，其中内箱由不锈钢焊接而成，外包保温材料、铝箔。在泵房内安装有温控装置、水泵、先导式零压差二通电磁阀、直动式二通电磁阀、管道连接件等，水箱上有5 级摆杆液位开关，通过电动水泵供水的方式为卫生间便器与水阀、盥洗室水阀、洁具池水阀、厨房洗池、电开水炉供水。

1 号车设置座式卫生间，8 号车设置蹲式卫生间，2、3、4、6、7号车均设有1 个座式卫生间和1 个蹲式卫生间，1、4、5、8 号车均设有1 个盥洗室，供乘客盥洗、卫生使用。4 号车设有洁具柜，供冲洗拖布使用。卫生系统采用真空集便系统收集便器污物。给水卫生系统整车布置如图1 所示。

图1 给水卫生系统整车布置

1.2 保护功能介绍

水箱液位指示及缺水保护功能。水箱设置5 挡液位显示，分别为100%、75%、50%、25%、0%，指示灯设置在车下液位显示器上。当水箱液位低于25%或0%无水时，卫生系统电气控制单元及列车MON 监控器报警。

大流量保护功能。当供水管路流量大于流量开关设定的上限值时，即供水管路压力达到扬程压力开关设定的上限值，PLC 控制水泵持续工作，以避免供水压力波动造成水泵频繁启停。

泄漏保护功能。当泄漏检测开关检测到供水管路流量大于1 L/min，且漏水信号持续3 min 后，PLC 控制水泵停止工作，等待3 min 后（即从第6 min 开始）PLC 控制水泵再次启动工作，若泄漏检测开关再次检测到持续3 min 的漏水流量信号，第9 min 开始PLC 控制水泵停止工作且不再启动，便器禁用，卫生系统电气控制单元显示相应故障代码，列车MON 监控器显示屏报警，若在第0～3 min 或第6 min～第9 min 时泄漏检测开关断开，则系统自动恢复正常。

2 故障现象及分析

2.1 故障现象

库内检修时发现03 车报“管路泄漏故障”，检查发现卫生间坐便器冲水不止（图2）。

图2 坐便器冲水不止

2.2 原因分析

水卫生系统报“管路泄漏故障”的原因是：当泄漏检测开关检测到供水管路流量大于1 L/min，且泄漏信号持续3 min 后，PLC 控制水泵停止工作，等待3 min 后（从第6 min 开始）PLC控制水泵再次启动，若泄漏检测开关再次检测到持续3 min 的流量信号，第9 min 开始PLC 控制水泵停止工作且不再启动便器，卫生给水系统电气控制单元显示相应故障代码，报“管路泄漏故障”。

经过排查发现，用于坐便器的排水电磁阀动作异常卡滞，导致流水不止。排水电磁阀动作卡滞如图3a）所示，排水电磁阀腔内积聚水垢如图3b）所示。

图3 排水电磁阀

经过拆解排水电磁阀发现该排水电磁阀阀体内腔积聚水垢，导致电磁阀动作卡滞，异常排水。排水电磁阀主要由线圈、阀芯、阀体、复位弹簧、导杆等组成，主要用于车辆断电后排出水系统管路内部存水。正常车辆无电情况下，排水电磁阀在内部复位弹簧作用使得阀体保持打开状态，排出管内存水，当车辆投入主控，电磁阀线圈得电后，驱动阀芯克服复位弹簧作用使得阀体关闭，保证给水管路密封，避免水泄漏。该起故障排水电磁阀阀体内腔积聚水垢，导致电磁阀动作卡滞，异常排水，给水卫生系统报“管路泄漏故障”，坐便器冲水不止。

3 优化方案

设计了一种带有过滤装置的排水电磁阀如图4a）所示。带有过滤装置的排水电磁阀主要包括电磁阀阀体和过滤装置，过滤装置如图4b）所示。带有过滤装置的排水电磁阀阀腔内设置环形凸壁，该环形凸壁将阀腔隔成内侧阀腔和外侧阀腔，阀体内设有用于控制密封组件升降的电磁铁组件，外部设置管状进水嘴和出水嘴，进水嘴与外侧阀腔导通构成进水通道，出水嘴与内侧阀腔导通构成出水通道。动车组坐便器冲水时，水箱中的水首先由进水嘴通过，进入过滤装置后将固体脏杂过滤掉，产生的纯净水经过阀腔由出水嘴排出进入坐便器。

图4 新型排水电磁阀和过滤装置

带有过滤装置的排水电磁阀结构简单，效果明显，有效杜绝了动车组给水卫生系统因排水电磁阀水垢堆积引起的此类异常排水故障。

4 结束语

通过对给水卫生故障的原因分析并排查，修复并优化了动车组给水卫生系统，设计的带有过滤装置的排水电磁阀简单有效，有效杜绝了因排水电磁阀水垢堆积引起的此类异常排水故障，节约人力、物力、财力的同时，并为其他系统排水异常提供了理论依据及实践经验。