高速动车组给水卫生系统设计

高速动车组给水卫生系统设计

宋巍,董成,吕凤超,于亚兰,胡力文,于玉超

中车唐山机车车辆有限公司   河北唐山  063000

摘要：近年来我国的铁路领域得到了非常快速的发展，高速动车组进度也取得了很大的成果，在技术方面经过了初期的引进以及改良之后，我们的自主研发能力越来越强。比如说给水卫生系统就是动车组上的重要服务系统，能够为人们提供饮用、洗漱以及卫生用水。因为我们所采用的技术可能有不同的体系中所引进，所以在进行设计时会有一些区别，不过在设计中的一些目标还是比较一致的，比如说降低车辆重心，减少结构重量。

关键词：高速动车组；给水卫生系统；设计；研究

引言：在现代社会，交通对于地方经济的发展有着重要的意义，我国在进行经济建设的过程中，就非常重视交通事业的作用。交通工程已经成为当今社会对于重要的基础设施工程之一，而高速动车组就是现代交通体系中非常重要的组成部分，对于缓解地方交通压力，改善交通状况有着重要的作用。而在高速动车组系统设计中也有很多的人性化的设计，比如说卫生系统。下文针对高速动车组的给水卫生系统的设计进行探讨，希望能够为有关人员提供一些参考。

1供水方式设计

车辆运行期间的用水量还有布局都会影响到供水的方式的选择，比如说水箱的容积就是由用水量所决定，这样就会影响到车内占用的空间，而水箱的位置与空间整体的布置及供水方式也因此被决定。通常供水主要是有压力供水、重力供水与组合式供水这几种方式，他们都有各自的适用范围。

1.1压力供水

如果使用这样的方式进行供水，就可以将供水箱安装到车的下面，这样水箱就可以有比较大的容积，通常会在600L以上，而且整个系统的重心也会比较低，不过这样会增加系统的复杂性，降低系统的可靠性[1]。

1.2重力供水方式

采用这样的方式进行供水的话，需要将储水箱安装到车厢顶板上，这种供水方式的结构是很简单的，所以也比较可靠，不过会提高系统的重心，提高系统的重心，所以水箱容积比较大的限制，通常只有300L左右。

1.3组合方式供水

这样的供水方式不只是在车下面要安装储水箱，在中间还需要有水箱，要通过压力将储水箱的水注入中间水箱，在重力的作用下进行供水，这样，可以使用更大容积的水箱，而且又能够使系统的重心比较低，不过结构还是很复杂的，也会影响系统的可靠性。

2排水装置的设计

高速动车组对气密性的要求是非常高的，所以在进行排水装置的设计的时候，必须要考虑到这方面的影响，比如说进出隧道就会导致车厢内的气压发生变化，这样就可能发出噪音或者出现废水喷出的问题，所以应该在洗池的排水管线内应该有保护措施，这样才会比较舒适。保护装置也是有很多不同的类型的，他们有不同的原理，下面我们就对这些分别进行了介绍。

2.1压力式排水装置

这种装置主要是通过真空集便系统对污物进行抽吸。一般中间箱会在洗池下面进行安装，这样在中间箱的液位处于某一高度的时候，液位传感器就会发出信号，系统就会进行抽吸动作，箱内的废水就会排到污物箱，这样就能够达到废水零排放，又能够将排水管路与车外进行隔绝。同时还需要使用集便装置，所以在结构上是比较复杂的，其成本也是比较高的[2]。

2.2电磁式水封

这种方式主要是通过电磁阀对排水统的开闭进行控制，根据液位来控制排水的开关。没有电的时候，电磁阀会是开启的，这样就可以防止在进行低温存放的时候形成冰冻而影响系统，这样的装置结构也是很复杂的，构建的成本也很高[3]。

2.3重力式、虹吸式水封

在排水管路中，液位是存在差异的，这样就会有压力，这两种水封方式都是通过压力抵抗因为动车运动形成的压力变化，所以本身的结构是比较简单的，需要投入的成本也比较低，不过也是有着自己的缺陷的，比如说容易出现存水或者发生堵塞，而且如果是低温存放的话，还容易出现冰冻，所以需要更多的维护。

3卫生装置

在设置卫生间时需要先考虑人体的生理空间需要，要方便旅客进行使用，比如说卫生间的大小、便器的位置，洗盆的高度以及扶手的位置等等[4]。

3.1卫生间布置设计

3.1.1卫生间空间

按照有关统计数据显示，我国的成年男性大多都不超过1.78m，女性则是不超过1.68m，所以卫生间的高度能够达到2m就不容易产生压抑感。便器主要有蹲便与坐便两种类型。根据蹲便侧视图和坐便侧视图可知，卫生间最小深度不小于700mm；根据蹲便正视图可知，卫生间最小深度不小于600mm；人在下蹲的过程中，动作幅度较大，人体站立的前侧空间需要更大。并且便器两侧的空间应在活动的空间的基础上增加一定心理空间（100mm左右），满足旅客避免肢体或衣物接触到卫生间内其他部件的心理。因此卫生间的宽度不得小于800mm，深度方向不得小于900mm；建议卫生间内部的最小面积不小于1.2m2，最小宽度不小于900m。

3.1.2扶手设计

你从抓握动作来看可分为着力抓握和精确抓握，抓握扶手属于着力抓握。在着力抓握时，抓握轴线和小臂几乎垂直，稍屈的手指和手掌形成夹握，拇指施力。人在抓握物体时人手能够形成一个近似封闭的空间将物体包在里面，同时物体与手掌紧密贴合产生摩擦力，接触面积越大手掌稳固性越好，也更容易施力。所以截面是圆形的扶手使人最容易握紧。根据人体手部尺寸可知，扶手的直径应该在30-40mm为宜。扶手与卫生间侧壁之间的空间就是方便手掌伸入抓握扶手，尺寸只要大于手掌厚度即可，一般不小于40mm，具体形状尺寸还要根据扶手所在位置和美观效果确定

[5]。

3.1.3洗手系统设计

为了达到节水的目的采用感应时间约5s，出水量约为0.15L，如按两次开启水阀出水量为0.3L，完全可以满足使用要求。洗池的台面与水阀的出水口间距不得小于100mm，水阀的出水压力需控制在一定范围，避免水溅出洗池。由于人在洗漱过程中，洗池台面的高度直接影响乘客的舒适度，如果洗盆台面太高，乘客的手臂在洗漱过程中接触到洗盆台面，如果洗盆台面太低，乘客洗漱过程中弯腰的幅度较大。根据中国成人的标准尺寸（男），洗面台的高度尺寸控制在800mm左右。洗池底部的排水口采用固定滤网结构，避免杂物进入排水装置。

3.2集便系统设计

集便系统的主要构成部分包括便器、污物箱、排污装置、控制系统等，高速动车组一般是使用真空集便装置，其可靠性良好，且效果较好。根据布局及性质的不同，可以将真空集便装置分为几个不同的类型，设计人员可以根据实际的条件合理选择，具体情况如下：

3.2.1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。

3.2.2在线型真空集便装置

采用这一装置，也就是在排污管路中形成真空以此来对污物进行抽吸以及排放，这样的结构是很简单的，而且消耗的能源也非常少，方便进行维护，不过在运行过程中会有很大的噪音。

3.2.3真空保持式集便装置

这种装置会使全部的排污系统变成真空，有着很好的排污效果，也不会有堵塞或者结构的情况，对于排污维护的需要比较少，不过需要有更高的气密性，能耗也会比较高，因为密封容易有问题，所以经常需要进行维护。

总结：高速动车组是现代化的交通工具，有着很大的优势，它的系统设计也都有着自己的特点，给水卫生系统就是很重要的一个子系统，关系着人们使用的体验，也是动车组非常重要的服务内容，必须要确保符合人体工程学，为人们带来方便与舒适。

参考文献：

[1]马志会,张国栋,熊剑春,欧阳立芝,张世俊.新型卧铺动车组给水卫生系统设计[J].铁道车辆,2019,57(06):13-16+4.

[2]杨超,叶志刚,高岩.高速动车组集控防冻排空功能研究[J].中国新技术新产品,2017(13):7-8.

[3]陶明锐,兰天翔,郑成龙.高速动车组供水卫生状况及影响因素调查[J].实用预防医学,2016,23(03):302-305.

[4]杜涛,李艳.高速动车组给水卫生系统设计[J].山东工业技术,2014(23):52.

[5]房加坤,张松,姜春鹏.高速动车组卫生系统嵌入式管接头安装工艺研究[J].科技视界,2014(25):83.