高速动车组零排放给水卫生系统设计

马志会 张国栋 熊剑春 欧阳立芝 崔婧美

（1.唐山轨道客车有限责任公司 产品研发中心，河北 唐山 063035； 2.长春轨道客车股份有限公司，吉林 长春 130062）

1 概述

铁路客车粪便污水一般被收集到污物箱中统一处理，这部分污染程度较高的污水对线路的影响大大减小。而铁路客车上的洗涤用水主要为客室、餐车洗涤水及旅客洗漱用水，洗涤及洗漱所用的洗涤剂、洗衣粉、肥皂、化妆品等大多为化学加工品，其中所含的化学成分对人体健康和环境都有一定程度的危害。洗涤剂含有的表面活性剂也可以渗入人体，使人们免疫力下降，肝细胞病变加剧，容易诱发癌症。另外洗涤剂中大多含有磷，这种洗涤水在运营过程中被排放到铁路沿线，长期富集引起周围土壤成分改变，导致植被的破坏。这种洗涤水也可因雨水的携带排入附近的水体，引起水体富营养化。

我国高速动车组技术发展迅速，其运营里程已居世界之最。为避免高速动车组排水对铁路沿线环境造成污染，研究零排放的给水卫生系统设计方案有着重要的意义。CRH380B型动车组给水卫生系统遵循绿色环保理念，实现了零排放方案的设计。

2 方案设计

2.1 水量计算及卫生设施布置

CRH380B型车组总定员556人，按照单程运行10小时、最大定员对动车组进行供水能力计算。

（1） 饮用水量

根据实际旅客调查结果，约有30%的旅客饮用开水炉供水，每位旅客饮用水量约1L。30%的旅客用水泡方便面食品，每人每次泡面用水0.5L。

表1

图1 给水卫生布置

图2 TC02车给水卫生系统原理图

Va=556×（30%×1＋30%×0.5）=250升

（2） 卫生间冲洗水量

使用频率：1次/4小时/乘客

使用水量：0.5升/次

系数1.1

Vb= 556×1/4×0.5×10×1.1=765 升

（3） 洗手水量

使用频率：1次/4小时/乘客；

水消耗：0.2升/次；

系数1.1；

Vc= 556×1/4×0.2×10×1.1=306 升

（4） 洗漱水排量

使用频率：1次/乘客3/10；

使用水量：2升/次；

系数：1.1；

Vd= 556×3/10×2×1.1=367 升

（5）厨房用水量

使用频率：2次/运行时间；

使用水量：0.3升/次/人；

系数：1.1；

Ve= 556×2×0.3×1.1= 367 升

实际需要总供水量V= Va＋Vb＋Vc＋Vd＋Ve= 2055升

图3 一层接水托盘

图4 二层接水托盘

按BC05餐车下布置700升水箱，其余中间车车上布置300升水箱，头车车上布置200升水箱，全列车可布置水箱总容量2600升。设计水箱容量2600升＞实际需要总供水量2055升。水箱容量能够满足动车组连续运行10小时的需求。

除餐车，其余车污水、电热开水器排水和洗盆排水V=2055-700=1355升.

BC05车为餐车，不设置污物箱。头车车下设置300L污物箱，其余中间车车下设置570L污物箱，设计污物箱容量3450升＞2×1355升，可满足单程10小时的往返运营需求。如表1所示。

给水卫生设施布置如图1。

2.2 结构和原理分析

CRH380B给水卫生系统设计时遵循零排放的设计理念，卫生间、洗面间、拖布池和电热开水器的排水收集到车下污物箱内，避免冬季列车高速运行时飞溅的排水对转向架的不利影响。现以TC02车为例介绍给水卫生系统的结构和原理设计。如图2所示。

卫生间便器污物通过滑阀排放到污物箱中，使污染程度较高的污物收集到污物箱中。卫生间洗盆排水先进入灰水箱，灰水箱满后，气动滑阀打开，水通过真空抽吸到车下污物箱内。

电热开水器溢流的水、面板的水、防冻排空的水都通过一个排水管路流到洗面间的灰水箱内，当列车有风和电时，灰水箱满后，气动滑阀打开，水通过真空抽吸到车下污物箱内，当列车无风和电时，打开灰水箱的手动排水阀，灰水箱内的水直接排放到车下污物箱内。为避免灰水箱将气味传递到车内和洗盆排水时的压力平衡，排气溢流管需延伸至车下。

为避免系统漏水后扩散，系统设置了二层接水托盘：第一层是洗面间下部设置的接水托盘，能容纳的水量为10L，托盘前部设置导流管，当漏水发生时水可以迅速导流到客室地板布上并被及时发现后处理。在电热开水器体外设置接水托盘，能容纳的水量为10L，当位于电热开水器上部的供水管路漏水后，水可以通过间壁处的导流管导出到客室地板上并被及时发现处理。如图3所示。

第二层接水拖盘是在卫生间和洗面间下部的铝地板上分别设置的挡水胶墙，能容纳的水量为20L，此区域内还设排水堵，可以在车下进行排水，如图4所示。

为了防止电热开水器进水电磁阀和灰水箱排水阀故障同时故障导致的灰水箱向客室返水的事故发生，须使灰水箱通气管延伸到车下，一旦灰水箱返水，可导流至车下，为整个系统增加安全保障。

2.3 防冻排空

CRH380B型动车组给水卫生系统可实现一键式自动排空。按下卫生间控制板上的防冻排空按钮，给水卫生系统会自动执行防冻排空程序，按照顺序实现净水箱，开水炉，供水管路，洗面间灰水箱，卫生间便器的排空，排空流程如图5所示。

3 注意项点

（1）电热开水器的进水电磁阀为常闭电磁阀，电磁阀故障后如果一直处于打开状态，位于平顶板上方的300升净水箱内的水会进入到灰水箱，灰水箱满后通过排气管或洗盆、电热开水器面板处返水。

（2）灰水箱排水阀为气动阀，需要系统供气正常才能工作。供气不正常或者阀故障都可导致排水阀不动作，进而发生返水故障。

为避免（1）和（2）问题发生，灰水箱必须设置溢流管路，将多余的水导流至车下。

（3）防冻排空流程需合理设置，遵循从高到低排空原则，做到每个部件的水都能排干净。

结语

高速动车组零排放给水卫生系统的设计符合环境保护的要求，可有效避免飞溅的污物对沿线环境的影响，避免对轨道和车辆零部件的严重锈蚀，保护铁路沿线环境卫生和人民的身体健康。

[1] 滕红华. 铁路客车节水真空厕所的系统设计[J]. 环境科学与技术, 2004.

[2] 蒋洪强, 吴文俊. “十二五”铁路交通环保不容忽视[J].环境保护, 2011.