真空加壓式集便裝置的研制_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、車(chē)輛產(chǎn)品與零部件鐵道車(chē)輛第43卷第1期2005年1月文章編號(hào):10027602(200501001903真空加壓式集便裝置的研制陳思國(guó),婁嘉駿,吳明光(浙江大學(xué)系統(tǒng)工程研究所,浙江杭州)摘要:分析了集便裝置的國(guó)內(nèi)需求和國(guó)外發(fā)展應(yīng)用的現(xiàn)狀,提出了鐵路客車(chē)真空加壓式集便裝里設(shè)計(jì)方案,并介紹了該裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、關(guān)鍵技術(shù)和試驗(yàn)情況。關(guān)鍵詞:鐵路客車(chē);真空加壓式;集便裝里中圍分類(lèi)號(hào):U270.385文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B隨著鐵路客車(chē)不斷提速和人

2、們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng),客車(chē)直排式便器對(duì)鐵路沿線環(huán)境危害日益凸現(xiàn),同時(shí)也造成了高速列車(chē)內(nèi)空氣嚴(yán)重污染,車(chē)輛走行裝置和鋼軌使用壽命縮短,列車(chē)維修人員工作環(huán)境惡化。為此,許多國(guó)家的客車(chē)都裝備了密閉式集便裝置。1國(guó)外集便裝置現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1960年,日本東海道新干線客車(chē)率先配置儲(chǔ)留式廁所,凈水沖洗便池后直接把污物導(dǎo)人車(chē)下的_留箱。由于沖水量大(6L次),導(dǎo)致儲(chǔ)污量大,影響了輛使用率和車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)性能,各國(guó)客車(chē)已棄而不用。1970年一1980年,

3、日本、法國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家的客車(chē)使用循環(huán)式集便裝置。循環(huán)式集便裝置采用化學(xué)藥液混合人體排泄物來(lái)沖洗便池,其突出優(yōu)點(diǎn)是幾乎沒(méi)有水量消耗,但由于添加了化學(xué)藥劑,容易造成二次污染,給糞便的后期處理帶來(lái)了不便。鑒于現(xiàn)有技術(shù)條件下無(wú)法解決循環(huán)式集便裝置的缺陷,各國(guó)的新造客車(chē)一般不再使用。我國(guó)廣深線客車(chē)引進(jìn)循環(huán)式集便裝置,投入運(yùn)用后因氣味太大,乘客無(wú)法接受。目前,發(fā)達(dá)國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)和廣泛使用的是基于真空密閉技術(shù)的集便裝置。真空密閉式集便裝置大致可分為真空

4、保持式和真空推拉式2種類(lèi)型。我國(guó)使用的EVAC2000P(瑞典)集便裝置屬于前者,MAGVAC(美國(guó))、SANIVAC(德國(guó))屬后者。EVAC2000P的工作原理為:列宇高壓空氣經(jīng)噴射器將集便箱抽成30kPa?40kPa負(fù)壓,高壓水沖洗便池,排污閥打開(kāi),污物在壓差和重力雙重作用下迅速進(jìn)人集便箱。MAGVAC、SANIVAC的工作原理與EVAC2000P不同,艮P在便池與集便箱之間設(shè)一個(gè)小隔離器,噴射器只對(duì)隔收稿日期:20040528基金

5、項(xiàng)目:浙江省科技廳資助項(xiàng)目(、)作者簡(jiǎn)介:陳思國(guó)(1979)男,碩士研究生。萬(wàn)方數(shù)據(jù)離器抽真空,污物一旦進(jìn)入隔離器,MAGVAC利用列車(chē)風(fēng)壓,而SANIVAC依靠液壓杲將污物輸送至常壓集便箱。真空保持式集便裝置對(duì)污物和管路的密閉性要求高,氣量消耗較大。真空推拉式集便裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,運(yùn)動(dòng)部件多,不易維修。真空密閉式集便裝置具有明顯的綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì),環(huán)保衛(wèi)生指標(biāo)優(yōu)于循環(huán)式,適合高速列車(chē),耗水量少,因此已成為發(fā)達(dá)國(guó)家客車(chē)集便裝置的主流技術(shù)。我

6、國(guó)共有旅客列車(chē)4萬(wàn)列,每列配置30個(gè)廁所,共計(jì)120萬(wàn)個(gè)廁所亟待改造。進(jìn)口廁所1臺(tái)價(jià)格為20余萬(wàn)元,僅車(chē)載廁所改造費(fèi)用就高達(dá)2400億元。而車(chē)站污物后端處理設(shè)備亦耗資巨大。顯然,單純依靠進(jìn)口,經(jīng)濟(jì)上難以承受。另一方面,由于國(guó)外產(chǎn)品未考慮中國(guó)國(guó)情,導(dǎo)致相當(dāng)數(shù)量的產(chǎn)品在中國(guó)運(yùn)用時(shí)出現(xiàn)故障。以金溫線列車(chē)為例,損壞率高達(dá)85%?90%。國(guó)外產(chǎn)品主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題:(1)排泄閥。污物中夾雜著旅客拋棄的筷子、飯盒等物品,容易堵塞排泄閥,從而影響污

7、物的排放。(2)真空度。由于排泄閥堵塞或真空管路泄漏,系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)真空度,使系統(tǒng)頻繁啟動(dòng)。(3)防寒。在寒冷環(huán)境下,如果得不到很好的防寒保護(hù),污物和水經(jīng)過(guò)的管路可能形成冰堵。(4)維修保養(yǎng)。由于國(guó)外產(chǎn)品配件供貨不及時(shí),價(jià)格昂貴,維修力量跟不上,使集便系統(tǒng)得不到有效的定期維修保養(yǎng),導(dǎo)致系統(tǒng)故障率高。.2真空加壓式集便裝置的設(shè)計(jì)方案我國(guó)列車(chē)單節(jié)載客容量大(硬座定員118人),國(guó)土遼闊,列車(chē)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),最長(zhǎng)距離的列車(chē)要運(yùn)行3天(72h)以

8、上,而路局均未建固定式污物地面處理設(shè)施,因此,確定方案時(shí)必須立足于國(guó)情。現(xiàn)以定員118人,運(yùn)行時(shí)間18h,每人次排污0.27L(日本、歐洲為0.2L)人均4h使用1次廁所,沖水量0?3L次,計(jì)算得:.19?凈容量=118X(0.30.27)X184=302.67(L)總?cè)萘?302.670.9=336.3(L)(留出10%裕量)真空加壓式集便裝置的研制陳思國(guó),婁嘉駿,旲明光?21.常運(yùn)行非常重要,包括電加熱功率的計(jì)算、保溫材料的選擇及其

9、具體的厚度等。集便箱的保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)避免出現(xiàn)防凍薄弱環(huán)節(jié),特別是要切斷“熱橋”。列車(chē)運(yùn)行時(shí)的速度經(jīng)常變化,集便箱內(nèi)的污水形成的波浪對(duì)集便箱的壁板產(chǎn)生很大的沖擊作用,導(dǎo)致集便箱變形破裂。在集便箱內(nèi)部增加防波板可以有效地減小污水的沖擊作用。由于集便箱內(nèi)的污水不停地晃動(dòng),因而機(jī)械式和觸電式液位儀都很難準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的測(cè)量。在設(shè)計(jì)中,采用硅壓阻式液位儀及電腦模糊控制原理來(lái)測(cè)量集便箱的水位。硅壓阻式液位儀是一種新型的固體測(cè)壓傳感器,它的核心是

10、一支硅壓阻壓力傳感器。水位的測(cè)量是通過(guò)檢測(cè)水柱造成的壓差來(lái)實(shí)現(xiàn)的。同常規(guī)的基于浮球和觸點(diǎn)水阻原理的液位儀相比具有良好的抗振性能,而且測(cè)量節(jié)點(diǎn)不發(fā)生抖動(dòng),測(cè)量精度高,壽命長(zhǎng),可靠性高。同時(shí),采用模糊控制原理對(duì)傳感器內(nèi)各布置測(cè)點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)并分析處理,能有效消除車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中的誤指示現(xiàn)象。4.3控制板設(shè)計(jì)控制板設(shè)計(jì)中引進(jìn)了控制工程中的冷備份技術(shù),一旦出現(xiàn)故障,切換到備份板即可。在實(shí)際使用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)旅客多次沖洗便器的現(xiàn)象。由于在暫存腔的真空度

11、達(dá)不到設(shè)定值時(shí)無(wú)法沖洗便器,可能造成污物長(zhǎng)時(shí)間滯留在衛(wèi)生間中。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)控制板做了如下改進(jìn):(1)在控制板中增加記憶功能,可以在系統(tǒng)達(dá)到排放條件(真空度達(dá)到設(shè)定值)時(shí),自動(dòng)完成前一次未完成的動(dòng)作。(2)在便器上設(shè)傳感器,當(dāng)便器中污物達(dá)到一定(上接第18頁(yè))(4)改善車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能,研究重車(chē)重心高度和速度的關(guān)系,努力提高運(yùn)行速度,減少大件運(yùn)輸時(shí)對(duì)線路的干擾時(shí)間,適應(yīng)客運(yùn)高速、貨運(yùn)提速的發(fā)展趨勢(shì),與我國(guó)鐵路技術(shù)政策速度相匹配。(5)加強(qiáng)大車(chē)運(yùn)

12、用裝載加固的研究,提出合理的裝載加固力值P(6)注重長(zhǎng)大貨物車(chē)的安全功能創(chuàng)新。在保持可自行左右側(cè)移、起升、下降等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,增加能夠使貨物繞縱軸偏轉(zhuǎn)、行車(chē)時(shí)遇到上部障礙物時(shí)可以下降以及導(dǎo)向和輔助側(cè)移等功能。此外,還要增加結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)報(bào)警及公鐵聯(lián)運(yùn)等功能。(7)長(zhǎng)大貨物車(chē)技術(shù)含量高,制造難度大,關(guān)系到國(guó)家重點(diǎn)工程的建設(shè)與發(fā)展。因此,應(yīng)加強(qiáng)與國(guó)外合液位時(shí)自動(dòng)沖洗,以避免由于水管路泄漏或其他故障引起便器中積水。5結(jié)束語(yǔ)真空加壓

13、式集便裝置已于2002年10月完成樣機(jī),2003年6月完成功能測(cè)試和關(guān)鍵部件的壽命測(cè)試,2003年10月根據(jù)客車(chē)廠的意見(jiàn)進(jìn)行修改,2004年3月裝車(chē)試驗(yàn),并取得滿意的結(jié)果。測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為:耗水量〇?25L次,耗氣量56L次,供風(fēng)壓力480kPa?780kPa污物箱容積400L。真空式集便裝置滿足了廣大乘客對(duì)乘車(chē)環(huán)境的要求,保障了鐵路員工以及廣大旅客的身體健康,減輕了對(duì)線路和車(chē)輛的維修工作量,在提速列車(chē)和即將制造的高速列車(chē)上安裝真空式集

14、便裝置勢(shì)在必行。參考文獻(xiàn):[1]錢(qián)文偉.列車(chē)集便裝置發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)我國(guó)開(kāi)發(fā)集便裝置的建議[J].河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),20008(4)=41—45.[2]周敬宣,胡洪平,李艷萍,等.客車(chē)氣動(dòng)推拉式集便裝置的研制[J].鐵道車(chē)輛,200341(5):20—22.[3]劉瑨,王悅明,張聰敏,等.鐵路旅客列車(chē)污物處理系統(tǒng)的研究及設(shè)想[J].中國(guó)鐵路,1998(6):31—34.[4]任大慶.鐵路客車(chē)真空式集便系統(tǒng)淺析U].鐵道車(chē)輛,2001

15、39(2):23—25、39.[5]梁君海,張明.集便裝置在我國(guó)鐵路客車(chē)的開(kāi)發(fā)運(yùn)用[■!].鐵道車(chē)輛,200240(8):33—35、38.[6]周敬宣,胡洪平,李艷萍,等.列車(chē)集便式廁所及糞便收運(yùn)處理0].中國(guó)鐵路,2003(4):29—30、48.[7]李連奎,李宏,楊海龍.高速客車(chē)給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].鐵道車(chē)輛,200442(1):18—20.(編輯:顏純)作組織的溝通,探討新型長(zhǎng)大貨物車(chē)的研制經(jīng)驗(yàn)和大型設(shè)備運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)(尤其是工藝方

16、面的技術(shù)處理)以及與國(guó)外合作設(shè)計(jì)的可能性。參考文獻(xiàn):[1]田葆栓.長(zhǎng)大貨物車(chē)發(fā)展50a[〗].鐵道車(chē)輛,200038(2):1_8.[2]田葆栓,金城.開(kāi)發(fā)鐵路特種貨車(chē),滿足市場(chǎng)需求一論文集編后[C].特種貨車(chē)論文集,2002.[3]張進(jìn)德,田葆栓,等.中國(guó)鐵路長(zhǎng)大貨物運(yùn)輸[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2001.[4]鐵道部運(yùn)輸局.鐵路貨物裝載加固規(guī)則[M]?北京:中國(guó)鐵道出版社,1995.[5]鐵道部建設(shè)司.鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北

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