出口某国守车供水系统研制

魏明强，桑兴华

(中车山东机车车辆有限公司，山东 济南 250022)

0 引言

货物守车(简称守车)是与货物列车连挂以供货物运转人员办公、休息之用的工作车[1]。货物守车上一般都设置有卫生间、厨房、休息室及警卫室等，在车辆运行期间，车上的卫生间和厨房要求全天不间断供水，这就需要车上供水系统性能稳定、设计结构便于检修，从而确保货物守车在运行时的舒适性。

出口的货物守车因各国的线路基础设施和当地居民生活习惯的不同，对其供水系统的结构与性能要求也各不相同，供水系统的设计是该类车辆设计时必不可少的。本文针对出口某国货物守车的结构及特点对其供水系统进行详细设计。

1 轨道车辆主要供水方式

1.1 自重供水

自重供水方式是将水箱放置在高于车上用水设备的位置。其供水原理是利用水箱与各用水设备之间的高度差所产生的水压将水箱中的水输送到各用水设备完成供水。自重供水方式的优点为:不需要外部能源干预，利用系统内水压即可完成供水，供水系统结构简单。其缺点为：需要将水箱高于用水设备设置，对供水系统的固定难度较大。

1.2 加压供水

车下加压供水系统是因受车辆内空间限制，无法将水箱安装在车内或者车端，直接将水箱设置在车厢地板下部的供水方式。此时用水设备均高于水箱，无法通过自重供水方式供水。加压供水方式的供水原理通常是在水箱处设置电动水泵，利用电动水泵产生水压，将水箱中的水输送到各用水设备完成供水。其优点为:水箱设置在车下，方便了车上各设备的布局，且使整车重心低，车辆运行可靠性大。其缺点为：加压供水系统组装工艺复杂，制造费用高。

2 货物守车供水系统组成

货物守车内的供水系统通常由供水水箱、水箱液面显示装置及连接管路等部分组成[2]。货物守车供水系统的结构简图如图1所示。其中，水箱是该系统组成的核心部件。

1-注水设备；2-注水管路；3-供水水箱；4-空气管路；5-连通管路；6-溢水管路；7-水箱液面显示装置；8-排水管路；9-供水管路；10-用水设备

2.1 水箱安装位置设计

货物守车因采用不同的供水形式，其供水水箱的安装固定位置亦有所不同，当货物守车采用自重供水方式时，水箱可安装在车顶、车端或者侧墙部位，而水箱安装在车端及侧墙部位时，应保证水箱的最低液面高于用水设备；当货物守车采用加压供水方式时，水箱可视车内空间情况安装在车上或车下的合理部位。在进行水箱安装固定设计时，除了上面提到的常规设计外还应遵循以下原则：

(1) 当水箱总容量小于500 L时，可采用车端托挂或车顶悬吊固定方式。

(2) 当水箱总容量大于500 L时，应尽量在车上对称布置。

(3) 水箱的安装位置应尽量靠近用水设备。

(4) 水箱的固定安装应本着方便安装和维护的原则。

本批次货物守车水箱的安装固定是在综合考虑以上设计原则、出口货物守车特点及车内空间的前提下采用车顶支架悬吊方式，水箱安装位置如图2所示。

图2 出口某国货物守车水箱安装位置图

2.2 水箱设计

2.2.1 水箱容量及数量计算

在确定货物守车的车上水箱容积时，须综合考虑因天气或运行时的临时停车等因素所导致的时间延误。

水箱数量通常根据用水量来确定，且受车辆安装空间的限制。水箱数量的确定须遵循以下原则：

(1) 当车上安装空间充足且用水量一定时，水箱越多，单个水箱体积越小，对水箱的强度要求越低，水箱结构相对简单，制造、维修、更换方便；但是水箱的连接管路增多，供水系统相对复杂。

(2) 当车上安装空间有限且用水量一定时，水箱越少，单个水箱体积越大，对水箱的强度要求越高，水箱结构越复杂，制造、维修、更换困难；但是供水系统连接管路减少，供水系统相对简单。

综上所述，水箱的容积、数量应考虑制造、检修的难易度合理设计。

水箱容积由式(1)计算得出：

(1)

其中：V为水箱容积，L；v为人均日用水量，L/天；N为人员总数，个；D为车辆运行时间，天；n为水箱数量，个。

人均日用水量可参考表1计算得出[3]。

表1 家庭生活人均日用水量调查表 L

其中，人员总数及车辆运行时间(天)与客户沟通确定。

在综合了客户需求及制造检修难易度后，本批次货物守车水箱的容积设计为230 L,水箱个数为1个。

2.2.2 水箱材质选取

货物守车对供水水箱材质选取有以下几方面要求：

(1) 水箱材质应对水质无污染。

(2) 水箱结构强度高，刚度好。

(3) 水箱材质的抗腐蚀能力强。

目前，SUS304不锈钢材质由于其具有较好的耐腐蚀性，且对水质无污染，已经成为货物守车供水水箱结构的首选材料。

综上所述，在结合了客户需求前提下，本批次货物守车水箱的材质选取为SUS304不锈钢。

2.2.3 水箱结构设计

水箱结构可设计为规则的几何形状，如矩形、圆形等，设计为规则形状的水箱制造、检修方便，维护成本低；水箱结构亦可以设计为不规则形状，依据车上的安装位置不同，可灵活设计为不同的形状，设计为不规则形状结构的水箱制造、检修困难，但是水箱在车上的空间利用率大，能够合理地运用车上的空间。

本批次货物守车水箱设计为规则形状，所采用的结构如图3所示，主要由箱体、各种接口、安装座等组成。

1,4-注水管；2-水箱体；3-溢水管；5-安装座；

2.3 供水管系设计

货物守车的供水管系通常由注水管路、供水管路、连通管路和空气管路4个部分组成。

注水管路可在车体的两侧对称设置，利于车体两侧注水，管路通常采用DN20不锈钢钢管。

供水管路是指连接各用水设备的管路，要求设计时要做好固定，防止接头松动漏水，管路通常采用DN15不锈钢钢管。

连通管路设置在水箱的下部，用于连接多个水箱，管路通常采用DN25不锈钢钢管。

空气管路是指设置在水箱的上表面用于水箱之间的空气连通管路和水箱的溢水管路，管路直径一般不能小于注水管路，通常采用DN20不锈钢钢管。

终上所述，结合供水管路的设计要求，本批次货物守车的供水系统由注水、溢水和供水管路及各种管件组成，材质均采用不锈钢，注水管及溢水管直径选用DN20，供水管直径选用DN15。所采用的不锈钢钢管规格如表2所示。

表2 供水系统常用不锈钢钢管规格 mm

2.4 水位显示装置设计

水位显示装置应能准确地显示出水箱的储水水位，方便乘车人员了解水箱水位，及时为水箱加水。在进行设计时力求选取结构简单、拆换方便且性能可靠的水位显示装置[4]。

本批次货物守车采用水位计观察水箱当前储水量。

2.5 上水装置设计

本批次货物守车的上水接头根据客户要求选用TB/T 112-1974 B型锥形接头，锥形接头与注水管路之间采用G1-G3/4的转换接头连接。锥形接头端部设有防护套，接头注水完成后插入防护套以防水质受到污染。

2.6 排水装置设计

该车各用水设备是直接将生活用水排到车外。在进行排水口位置设计时，考虑到排到车下的生活用水可能会冲流到车下设备，将各设备的排水口位置设计得尽可能低，同时将其端部固定。

3 供水系统防冷凝水设计

货物守车根据其运用环境的差异，对其供水系统的防护要求也各不相同。当货物守车的运用环境温度较低时，需对水箱进行加热保温处理；当货物守车的运用环境温度较高时，需对水箱进行防冷凝水处理。

考虑到本批次货物守车的运用环境年平均气温为26 ℃～27 ℃，故需对水箱及管路外表面做防冷凝水的处理，防止冷凝水的产生。在水箱及管路外表面包裹防止产生冷凝水的防寒材，防止产生冷凝水对车辆内设施造成破坏。

4 结语

本文采用自重供水方式，对出口某国货物守车供水系统进行了全新设计，有效地保证了该类车辆的供水系统的使用性能，增强了守车在运行过程中的舒适性，给企业带来了更大的经济效益和社会效益。