保持式真空集便器25G型客车加装改造及检验验收

任刚，闫凯，付立艳，刘有

(1.中国北车唐山轨道客车有限责任公司，河北 唐山 063000; 2.中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

1 概述

目前国内共有铁路客车约4万多辆，25G、25K、25T等25型车为主要车型，共约2万多辆。为解决粪便直排污染问题，自上世纪末期，陆续有近4 000辆客车安装集便装置，各类车型装用的集便装置主要有压力冲水重力排放式和真空式两种［1～4］。

按照铁道部统一规划部署，在未来一段时间内，对全路既有旅客列车逐步加装集便装置，为完善并验证改造方案，2011年底，部安排样板车改造工作。我公司针对25G型的硬座、软卧进行了试加装真空式集便装置，采用保持式真空集便系统，总体方案见表1。

表1 车辆试加装真空集便系统总体方案

2 真空集便器产品技术要求

2.1 产品介绍

此次加装采用保持式真空集便器，系统在污物箱及抽吸管路中始终保持一定真空度。按下冲洗按钮，立即进行便盆冲洗和污物抽吸排空作业。系统主要部件包括便器、污物箱、真空发生装置、水增压装置、电控装置及连接管路等［5］。

列车气源接入，经过滤减压后分两路，一路进入真空发生装置，真空发生器利用文丘里管原理，为污物箱及系统管路提供真空;另一路进入水增压装置，通过压力空气为冲洗水加压。

待机时，气水组件盘上的真空发生器将污物箱抽至一定真空度，并保持在一定范围内。便器冲洗时，按下冲洗按钮，系统进入便器冲洗循环过程。首先水增压器内的水被压缩空气加压，冲洗阀打开，对便盆进行冲洗，在冲洗动作将要结束时，便器排泄阀打开，便盆内粪便污水在真空抽吸作用下，被抽至污物箱内。排污结束后，排泄阀关闭，之后水增压器补水，真空发生器补真空，直至水增压器内液位和系统真空度达到设定值，系统进入待机状态。

2.2 接口条件

真空集便器所用水、电、压缩空气均由车辆提供，因此应满足相应接口条件。具体见表2。

表2 真空集便器车辆接口条件

2.3 污物箱容积确定

污物箱作用是收集和储存列车在运行期间卫生间便器内污物，正常情况下，仅在列车停靠指定卸污地点时卸污排空。因此，污物箱必须满足列车在运行期间的使用，其容积需考虑运行期间使用人数、使用次数、单次使用产生污水量和列车运行时间等因素［5］。

按照污物箱容积估算经验公式，同时考虑车辆安装条件，最终确定此次加装污物箱容量，硬座车在枕内、枕外各设置一污物箱，容积为2×550 L (1 100 L)，单个箱体重量约为470 kg;软卧车在车辆两端枕外各设置一个污物箱，容积为2× 400 L(800 L)，单个箱体重量约为400 kg。

3 样车集便系统加装改造方案

3.1 车下改造

3.1.1 污物箱吊装

以硬座车为例说明，吊装采用目前主流的吊钩形式，此吊装方式安全可靠，不容易产生应力集中，经测算枕内、外吊装强度均满足要求。对车底钢结构进行相应改造，增设污物箱、风缸吊梁及吊座，污物箱管路、供风管路及电源线路吊、卡等。其中对于枕内污物箱，需在枕梁上开孔并加补强，其余横梁相应开孔，用于排污管连接。硬座车车下污物箱枕内、枕外吊装，以及车辆界限如图1、2所示。

图1 车下污物箱吊装图

3.1.2 供风系统改造及气源接入

所加装改造25G型车原车为单管供风系统，需要改造为双管供风系统，并加装相应风缸。改造后供风原理图如图3。

3.1.3 真空集便器系统管路连接

系统连接管路包括真空管路和排污管路。对于枕外污物箱，位于卫生间正下方真空集便系统，连接管路较短。而枕内污物箱连接距离较远，需在车底吊梁预留相应穿孔。所有连接管路内铺伴热线，包裹防寒保温材料，外层用薄钢板封装，如图4所示。

3.2 车上改造与车上组件安装

卫生间玻璃钢水盘、便器(包括蹲、座便器)更新，洗手柜改造，将检查门加大利于气水组件盘安装及日后维护。根据车型不同，气水组件盘也可安装在侧墙板上。卫生间底板安装便器排泄阀防护箱，排泄阀采取必要的电伴热加热保温措施。洗手台侧面安装集便装置冲洗按钮，预留相应安装孔位及线路连接。

图2 污物箱的吊装及限界(枕外污物箱)

图3 单管供风改双管供风原理图

图4 管路连接及伴热保温防护

3.3 水、电接入改造与连接

给水系统做相应管路改造，为集便装置提供水源。

真空集便控制电源为AC220V。车下供电为AC380V三相四线，伴热电源 AC220V，电加热及伴热线均受温控器控制，当污物箱内温度低于3℃ 左右时加热管及伴热线开始加热，当温度达到8℃左右时停止加热。

真空集便器电源从原车的电源转换箱内取用，并增设电气控制元件，电器控制原理图如图5所示。电气控制盘安装在乘务员室。

4 系统试验检验与验收

为确保车辆出厂质量，同时保证集便系统正常、安全、可靠工作，在集便器系统组装完毕，排污管及抽真空管进行防寒封装前，需检查集便器系统的功能及关键性能。试验检验前，车辆给排水系统、电气系统、供风系统均已完成改造，并试验合格，确保向集便器系统提供必要的水源、电源、气源。

图5 电器控制原理图

根据保持式真空集便器技术及产品特点，结合车辆检验与验收要求，系统试验检验至少应包括如下:

4.1 外观检查

外观尺寸、安装位置、管路连接应符合图纸要求，配件组装牢固，毛刺飞边应清除，配线、配管符合要求且进行适当固定。

4.2 压缩空气及水泄漏检查

打开气源阀门、水源阀门，仔细检查，看是否有压缩空气及水泄漏。

检查气水组件盘盘上的压缩空气过滤减压阀压力值是否设置在0.45 MPa左右。

4.3 上电检查

再次按接线图检查电气接线，接通电源，检查系统显示面板，查看显示是否正常。正常情况下，电源指示灯应亮起，其它指示灯应处于熄灭状态(气温低时，加热指示灯也有可能亮起)。上电后，系统喷射器应自动工作，将污物箱内的真空度抽至工作真空度(－27 kPa)后停止。

4.4 冲洗功能检验

按下冲洗按钮，检查系统是否能进行正常冲洗、排空;连续进行3～4次冲洗循环，直到冲洗效果稳定。检查冲洗时冲洗水压力是否足够大，流型是否正确，是否能覆盖主要区域;往便盆内放入适量卫生纸等模拟物，检查能否冲洗干净。检查结束后，再次检查水路，看有无泄漏。

4.5 系统真空密闭性检验

保持式真空集便器对系统密闭性要求较高，是否漏气对系统正常工作至关重要。污物箱组件在安装前必须进行必要的保压、承压试验，但由于系统安装完成后，管路连接处较多，因此，在系统安装连接完成后，必须进行真空密闭性检验。

手动控制喷射器工作，将系统真空度抽至工作真空度(－27 kPa)后停止，保持30 min，真空度下降应不超过3 kPa。

5 结论与建议

普通旅客列车加装改造真空集便器需根据具体车型、具体车辆实际条件进行安装图设计。建议尽快形成真空集便器产品及检验相关标准规范，在大规模加装改造的方案设计、加装改造、调试验收等过程实现标准化、规范化。

［1］ 任大庆.铁路客车真空式集便系统浅析［J］.铁道车辆，2001(2):23－25，39.

［2］ 梁君海，张明.集便装置在我国铁路客车的开发运用［J］.铁道车辆，2002(8):33－35.

［3］ 于志光，孙维余.铁路客车真空集便器［M］，北京:中国铁道出版社，2008.

［4］ 程相辉，夏旸.真空污物收集系统在25K型改造车上的应用［J］.铁道机车车辆工人，2009(8):13－16.

［5］ 邱慧，闫凯，曾凤柳，等.TKH－ZKWC保持式真空集便器系统研制及关键技术［J］.铁路节能环保与安全卫生，2012，2 (3):112～116.