铁路客车给水系统设计

聂云龙

摘 要：介绍铁路客车给水系统原理、功能、结构及其应用，重点介绍了客车给水系统的设计要求和设计方法，对客车给水系统的设计和学习了解将有积极的帮助。

关键词：铁路客车，给水系统，结构，设计

给水系统是客车设计的重要组成部分，是旅客旅途生活必不可少的基本条件之一，也是旅客列车人性化服务的重要方面。随着铁路客的发展，对给水系统的设计要求不断提高，要求系统合理、结构可靠、集成度高、功能合理、使用维修方便。

综观铁路客车的发展历程，无论是普通客车还是高档客车，无论是长大编组客车还是动车组，其给水系统从供水的形式来分只有两种，即车上自然压力式供水和车下压力式供水，其中车下压力式供水又分为气压式和电泵扬程式两种供水方式。

从车辆的运行性能和车辆结构设计要求考虑，无疑是车下供水方式是理想的供水方式，重心低，且不占用车上有限的空间，对于车体设计不断降低的的高速客车和动车组来说显得尤为重要，所以目前200km/h以上的高速动车组基本上都采用车下供水方式。

我国70年代以前的21型客车曾采用车下设置水箱，，采用手动“五通阀”注水，利用列车制动风源，向水箱加压供水，由于利用制动风源进行供水会对制动的可靠性产生影响，且这种供水方式可靠性差，操作不便，所以这种供水方式在后来的客车设计中已逐步淘汰。

所以从70 年代末的22 型车起开始采用车上自然压力式供水，由于当时22 型客车直至现在的25型客车上有足够的空间进行水箱设置，行车速度不高，重心的变化对客车的运行性能的影响并不突出，且具有系统合理、结构简单、使用方便、成本较低的优点，所以这种供水方式表现出较强的生命力，目前在25G/T型客车上被广泛使用。

但技术进步是永恒的，作为客车设计者总是为技术进步在不懈努力。尽管车上供水方式对普通客车性能影响有限，但一定程度上制约了客车的发展，设计人员在80年代末到90年代初的日元贷款 “168”客车上（即早期的25G型客车），开始进行车下供水方式的改革，使用水泵自动打水方式向车上供水，但由于频繁启动，加上水泵质量不过关，故障频发，影响使用，出于当时技术水平的局限，这种供水方式未能成功。

“九五”国家重点科技攻关项目先锋号动车组“两动一拖”，对车下供水方式又进行了改进，采用双保险两只水泵打水方式，实践证明，这种改进仍不理想。近年来随着高速动车组的发展，提供了高技术应用的切机，车下供水系统开始进口自动“五通阀”或采用进口日本铁路专用变频式电动水泵，比较妥善解决了车下供水问题。总之，车下供水方式是客车给水系统发展的方向，随着客车高技术的进步，车下供水的技术难题一定会得到彻底解决。

下面就给水系统的系统原理、系统组成、模块化设计进行重点介绍。

1 系统原理

1.1 车上自然压力供水系统原理

车上自然压力供水系统系统原理就是把注水→储水→用水→排水的功能通过管路、管接件和用水设备连接起来的系统，利用水箱与用水设备的高度差而产生的压力实现供水（其原理见图1所示）。

车站或车辆段将2.5～3kg/cm3 压力的自来水通过列车下的注水口注到车上水箱内，同时水箱内原空气通过设置在车水箱上的溢水管排出车外，当水箱水注满时，水从溢水管中溢出，水箱的水通过供水管路送到车上厕所、洗脸间、茶炉等各用水部位。

其优点：供水原理简单、可靠，不受车上其他设备或能源的限制，组装工艺简单、制造费用低。其缺点；影响车上空间，全车重心高，高速行车有影响，安装位置限制了水箱的容积。

2 系统组成

给水系统主要由注水装置、排水装置、管系、用水装置等部分组成。

2.1注水装置

按铁道部《技术规范》规定，旅客列车必须在车体两侧设置注水装置，每侧均可向车内水箱进行注水。

多年来，客车注水装置一般都按标准TB/T 112-1974《客车用注水口（A、B型）型式与尺寸》设置注水口，安装于车体下部，这种注水口结构简单，使用方便，但在高寒地区容易结冰，影响使用，另一方面，随着客车运行速度的提高，注水口污染严重，设计人员曾进行改革，加装带盖橡胶注水盒，来解决以上问题，但因使用不便而取消。后来在客车两侧侧墙上设计隐藏式注水装置，这种方式被铁道部认可并得到广泛應用。

注水是用2.5～3kg/cm3 压力的将自来水通过注水口压到水箱的过程。

目前使用的注水口有普通的铸铁注水口和不锈钢电热注水口两种。

25G、25T 型非高寒车采用普通铸铁注水口，没有特殊要求的高寒车也是采用的普通铸铁注水口；车下水箱和有特殊要求的车种注水口采用不锈钢电热注水口。两种注水口的接口关系都是一致的与Dg25 的注水管相匹配。

2.2排水装置

铁道部《技术规范》规定，各排水口下方应避开转向架，防止水撒在转向架轴箱、制动盘、制动缸及车轮踏面上，洗脸间、厕所地面最低处设有带盖的排水口，这是排水设计的基本原则。

排水就是将车上的生活污水排放在车外，随着我国铁路客车运行速度及环保要求的提高，要求我们的铁路客车具有很高的密封性、环保性。一些老型客车直排方式污染铁路环境，青藏铁路及200 公里的动车组都具有污水收集装置，我们公司设计生产的200 公里轨道检查车也具有污水收集装置，这也是现在铁路的发展方向。

2.3管系设计

常规客车给水系统管路材质由《技术规范》规定的，如25G型客车给水管路采用镀锌钢管，25T型客车采用不锈钢管。 管系组成按其使用性质可分为：注水管路、供水管路、连通管路、空气管路。

水管路就是位于车体的两侧用于向车上水箱注水的管路；供水管路即从水箱引出送到车内各用水部位的水管路；连通管路就是用于一个车上有多个水箱，水箱与水箱之间连通的管路；空气管路包括水箱之间空气连通以及水箱的溢水管路也就是注水时充当溢水，各部件用水时充当进气的管路。

管系的设计应尽量设计成暗管、水管路的走向一定要利于排尽余水、按要求设置管路防寒、尽量减少管接件的数量等基本要求。

注水管路：注水管一般采用Dg25，在靠近水箱处的水平注水管路中一般加设不锈钢单向阀以防止注水时从另一侧注水管溢水。

供水管路：供水管一般采用Dg20或Dg15，从水箱上的管座引出经合理的路径到达需要用水的部件位置。供水管路过长时要求在2-3m的距离内一定要加固定管卡或管吊以防止供水管因震动而导致接头松动漏水。为了便于检修更换，供水管路在适当的位置要安装控制阀门。

连通管路：连通管一般采用Dg25或Dg20，当水箱较多时也可采用Dg40。连通管路要求有一定的坡度以满足能够排净水箱内的存水。

空气管路：空气管一般采用Dg20，当水箱较多时应采用Dg25以保证水箱注水时能够全部注满，不产生憋气的现象。

给水系统常用钢管规格见表1。

2.4用水装置

用水装置一般是由《技术规范》规定的，餐车主要用水集中在厨房（如洗池、电茶炉等），硬座车、硬卧车和软卧车用水装置基本相同，如厕所（便器冲洗、洗手器）、洗脸间（洗手器、温水箱）和电茶炉。在设计时电茶炉用水必须优先得到保证，也就是茶炉用水要从水箱的最低位引出。

3 系统防寒

3.1防寒设计原则

对于适用于高寒地区的客车铁道部在《技术规范》中明确要求，水箱及水管路采取防冻、防寒措施，在最低环境温度下能正常使用，这是客车给水系统防寒设计的原则。给水系统防寒，关键要对水箱、供水管路、注水口（排水套）采取有效的防寒措施，确保给水系统

在最低环境温度下能正常使用。目前采用的电伴热设計是解决客车给水系统防寒的关键措施。

一个完整的电伴热系统包括：电源接线盒、自控温电伴热线、三通接线盒、尾端接线盒。 伴热系统设计基本原则是电源接线盒要求放置在易于检修的部位，伴热线的走向要合理全面，系

统复杂时三通接线盒的位置尽可能考虑到接线合理，容易检修。所谓高寒客车就是在非限定运行区间（环境温度-40℃～+40℃）运行的客车；在限定运行区间（环境温度-20℃～+40℃）运行的客车我们称之为非高寒车。

3.2管路防寒

非高寒车：一般车上平顶上及夹层内的管路采用6mm厚的聚乙稀铝箔管外包防寒，车下厕所及洗脸间内的管路一般不做防寒处理。

高寒车：一般车上平顶上及夹层内的管路缠绕自控电伴热线（AC220V，26W/m）加热并外包6mm厚的聚乙稀铝箔管防寒，车下厕所及洗脸间内的管路一般不做防寒处理。

3.3注水口（排水套）防寒

非高寒车：一般采用普通注水口，排水套采用橡胶排水套或不锈钢排水套。

高寒车：一般采用电热注水口，排水套采用电热排水套。

4 给水系统的模块化设计

模块化是铁路客车设计的发展方向。铁路客车给水系统也应按照模块化方向设计，更好、更快地与国际接轨。满足大铁路客车快速生产发展的需要。

给水系统采用模块化集成化设计，不仅可以把给水系统各部分先按小块集成，然后再把集成的小块组合成给水装置模块，同时，水箱要利用车体模块梁固定，但也要把水箱体作为一个刚体，有效地利用水箱体固定车体部件。

对于全车来讲，使给水装置模块化集成化成为你中有我，我中有你的新设计思路。

给水系统可分为如下几个集成块：

a.按部位可分为厕所给水集成块、洗脸间给水集成块、茶炉室给水集成块、厨房给水集成块等。

b.按大部件可分为水箱集成块、供水主管集成块等。

5 结语

客车给水系统在为旅客提供服务的同时，更加注重方便性和舒适性，充分考虑了人机工程学方面的要求。由于各种车型布局的不同，客车给水系统设计技术，具体到每个车种给水系统的模块化设计应视《技术规范》、总体要求、环境条件、使用条件来综合决定。

参考文献：

[1] 成大先.机械设计手册[M].第三版.北京：化学工业出版社，1992.

[2] 叶兴国.陈家厚.铁路客车新型给水系统[J].铁道车辆，1993（9）：40-41.

[3] 张殿锟.客车车下给水系统新方案[J].铁道车辆，1995（2）.

[4] 王建东，赵春阳.自调控伴热线在客车上的应用[J].铁道车辆，2000（06）：19-21.

[5] 李夏艳，鱼宝林，熊力，欧阳立芝.2种铁路客车防寒设计的对比分析.铁道车辆，2013（07）：16-18.

[6] 熊剑春，马志会.高速动车组给水卫生系统设计.中国铁路，2013，第S1期：33-36.