1、1动车集便器系统研究摘要 本文研究了 CRH1、CRH2、CRH3、CRH5 高速动车组集便器系统关于结构、性能、维修等方面的优缺点。 关键词：客车 集便器 优缺点 中图分类号： U469.1 文献标识码： A 文章编号： 概述 随着时代发展的进步，卫生、环境保护的需要，我国以往普通列车的蹲便便碗式直接将污物排在外部环境的卫生装置已不能满足现实铁路装备的需要。为快速提升我国铁路机车车辆装备技术水平，实现中国铁路跨越式发展，铁道部引进的 CRH1，CRH2，CRH3，CRH5 高速动车组中均具有密封的排便冲洗、污物汇集及排放设备。全封闭式厕所，在欧、美、日本等国高速列车上已有很长的使用历史。 2
2、、集便器系统简介 集便器系统的形式各有不同，大致有以下四种形式：循环式厕所、真空式厕所、喷射式厕所、带有生物作用处理箱的净水冲刷厕所。 2.1 循环式厕所 循环式厕所使用经过化学剂杀菌，漂白及过滤的污水作为循环冲洗水，并依靠重力排放到便池下方的污物箱中，该形式又可分为气动循环式和电动循环式两种： 2.1.1 气动循环式厕所靠气动模板泵作为动力进行冲洗和排污循环的。2加水：使用前将含有定量化学剂（含甲醛和不含甲醛两种）的水溶液从便池口加入，当水达到额定水位时，水位指标器灯亮，显示水已加满。 冲洗过程：按冲水按钮，由压缩空气经空气滤清器、空气调压阀，进入气动泵的模板，使模板下移，气动泵下部的水受压
3、后沿管路进入便器冲洗管，将污物完全冲入污物槽内。冲洗便器后，气动泵模板由于弹簧作用而上移，直至恢复原位，顶针过滤器也随之打开，此时，经过滤器过滤后的水又进入气动泵模板下部，以备下一次冲洗。与此同时，气动泵内压缩空气经放气管排出。 该装置无防冻、解冻系统，低温时须投放防冻剂来防冻。 隔臭方式：以平衡重量设置的翻板（通过重力开启）隔臭。 2.1.2 电动循环式厕所靠电动泵作为动力进行冲洗循环的。 加水：使用之前向污物箱内加入一定量的水及杀菌、除臭、漂白化学剂。 冲洗过程：踏上踏板时，控制盘的继电器、接触器动作，泵和过滤器开始转动。污物箱内的污水通过重力流入污物箱。泵及过滤器在一定时间后停止。 隔臭
4、方式：未采用任何隔臭措施。 2.2 真空式厕所（两种形式） 2.2.1 污物箱带有部分时间为负压的系统 （1）由真空泵产生污物负压 3该系统是瑞典国家铁路与 Electrolux 公司共同研制的，在八十年代已在瑞典铁路及世界各地得到应用。 冲洗过程：其全部过程由微机控制。按动冲洗按钮，冲洗电磁阀开启，水箱水进入便器进行冲洗；同时电真空泵启动，使污物箱产生真空；接着便器排出阀在电磁阀作用下开启将污物吸入污物箱，最后便池底部留少量水。 隔臭方式：水及污物排出阀。 （2）由压力空气喷射产生污物箱负压 该系统是瑞典 Evac 公司生产的，已为海峡隧道穿梭列车及欧洲夜间列车、日本新干线以及法国新造车上使
5、用。 此系统是由电气或气动控制冲洗过程，首先按动冲洗按钮，随后由空气喷射器喷出高压空气，使污物箱产生真空。从水箱来的净水通过水增加器将水加压，使得使用最少的水达到最洁净的效果。大约用水量为一次 0.25-0.5 升。然后，排便阀打开，将污物吸入污物箱，最后便池底部留有少量水。 隔臭方式：水及蝶阀。 图 1 是该型厕所的结构示意图。 2.2.2 带有部分时间为负压的中间隔离槽系统 该系统中间加一个隔离腔，当手按光电开关时，喷射器电磁阀动作，将喷射器阀打开，高压空气喷出，使隔离缸产生真空，便器排出阀在电4磁阀作用下打开，污物被吸入隔离缸。然后，喷射器阀关闭，压送阀及输送管阀在电磁阀作用下分别打开，
6、高压空气通过限压阀进入隔离缸，将污物通过输送管阀压入污物箱。 隔臭方式：气密性能好的排泄阀。 2.3 喷射式厕所 该系统是日本在 300 系高速列车上采用的封闭式列车厕所，但它因为与真空式相比处于劣势因而普及率较低。 冲洗过程是：按光电式开关，便器遮挡板打开，电动泵转动，回水用电磁阀开启，将供水管路的积水及空气排空。0.5 秒后，回水电磁阀关闭，洗净用电磁阀开启，向便器喷射高压水（每喷射一次的净水量为0.18L） 。污物依靠重力流入污物箱。为了提高洗净效果设置了二套洗净用喷嘴，反复按光电开关，由二个电磁阀控制的喷嘴交替喷射清晰便器。当达到第 5 次时，排泄管电磁阀开启，向排泄管内部喷射净水，以
7、防排泄管内部有污物滞留。小便器污水是通过排泄管直接流入污物箱。 隔臭方式：滑动挡板。 2.4 带有生物作用处理箱的净水冲刷厕所（半开放）系统 该系统先后在美国、日本试验过，但尚不成熟未加推广。 综合以上四种型式的厕所：循环式、真空式、喷射式、生物作用式都被世界各国采用过，较为成熟的是循环式、真空式二种。循环式与真空式厕所的比较见表 1。 从世界旅客列车厕所发展趋势来看，逐渐趋近于使用真空式厕所，此种净水冲洗式厕所造价低、卫生、没有环境污染，使用可靠、维修方5便。 表 1：循环式与真空式厕所比较表 3、高速动车集便器系统特点 3.1 CRH1 型集便器系统特点 CRH1 型集便器属于由压力空气喷
8、射产生污物箱负压的真空式集便器系统。 （1）利用压缩空气该系统将直接污物运输系统的可靠性和常压污物箱的灵活性相结合，具有可靠性高、抗破坏、防止使用不当等特点。 （2）冲刷等待时间和单次冲刷循环时间很短，不受污物箱容量限制。（3）冲洗动作是按钮式。 （4）故障显示： 真空发生器为污水箱管道系统断断续续的提供真空。真空控制装置在外部气压低于 6.7Pa 时，停止向真空发生器提供真空。低气压会引起真空发生器暂缓工作，但外部气压升到 7.0Pa 时恢复工作。如果由于低气压原因，真空发生器无法正常工作，显示故障信息。 （5）集便器的基本技术参数： 乘客每使用一次厕所都要消耗一定数量的压缩空气，集便器的基
9、本技术参数如下： 供风压力 350kPa(3.5bar) 6气压消耗量 约 70/L 次（常压） 运行真空 35 kPa 水消耗量 蹲便器约 0.5L/次，座便器约 0.3 L/次 （6）污物箱： 污物箱材质为不锈钢，被设置在不锈钢底架设备舱中通过安装架及其他支架固定后再通过螺栓与车体连接的，整体吊挂在车体底架上，污物箱装有 80%和 100%水位的液位仪。 3.2 CRH2 型集便器系统特点 CRH2 型集便器属于 5.3 喷射式厕所系统。CRH2 型动车组是唯一在系列动车中未使用真空式集便器而使用的喷射式集便器系统。 冲洗动作是通过光电感应开关的检测进行连续的循环冲洗。 便器口的口径较大，
10、不易堵塞异物。 组成部件较少，易于维护。 小型，轻量。 集便器的基本技术参数 使用水源压力 0.1Mpa（车辆标准供应压力） 压缩空气压力 0.4 Mpa 以上 电源 DC24V AC100V（废排风扇用） 消耗电能工作时：2A 废排风扇：0.66A 冲洗水量 310mL（包括排污管的冲洗） 7故障显示： 座便器?阀开闭不良时，会在温水污物配电盘上有警报显示。一旦显示警报，由光电感应开关的检测系统所执行的一系列动作，将会停止。 污物箱 为了充分利用车下空间，污物箱的造型非常复杂，故采用聚酯玻璃钢手糊内外箱体，内部有钢骨架型式。被设置在不铝合金底架设备舱中在底架横梁（带燕尾槽）下吊挂方式，采用特
11、殊螺栓悬挂结构，特殊螺栓从底架横梁上的切口插入，通过定位垫板和沉头螺钉固定的安装方式，螺母采用防松能力较强的双重锁紧螺母，利用上下螺母的偏心结构进行紧固，污物箱装有 80%和 100%水位的液位仪。 3.3 CRH3 型集便器系统特点 CRH3 型集便器属于带有部分时间为负压的中间隔离槽系统的的真空式集便器系统。 （1）结构设计紧凑，便于安装 （2）用水量较少 （3）冲洗动作是按钮式。 （4）系统全部为微机控制，系统故障时，比较容易更换。 （5）缺点是对零部件的可靠性 要求比较高，对维护技术的要求较高。 （6）集便器的基本技术参数 供风压力 6.7-10bar 气压消耗量 44.4NL 8水消
12、耗量 0.3L/次 功率消耗 每个对流加热器：约 500 W 每个照明灯：最大 20 W。 集便系统的每个阀门：在 DC24V 时为 170W 循环时间为 25s （7）污物箱： 污物箱为不锈钢材质，被设置在铝合金底架设备舱中，安装结构见图 2，装有 80%和 100%水位的液位仪。 图 2 污物箱安装方式 3.4 CRH5 型集便器系统特点 CRH5 型集便器属于带有部分时间为负压的中间隔离槽系统的的真空式集便器系统。 （1）结构设计紧凑，便于安装 （2）便盆的出口有比系统残留物更小的直接，一个 90拐弯链接，防止固体通过早晨便器出口阀堵塞。 （3）冲洗动作是有着绿色 LED 形式的可用性指示灯的按钮方式。 （4）系统全部为微机控制，系统故障时，比较容易更换。 （5）缺点是对零部件的可靠性 要求比较高，对维护技术的要求较高。 9（6）集便器的基本技术参数 水消耗量 0.5L 循环时间为 25s （7）污物箱： 污物箱为不锈钢材质，被设置在铝合金底架设备舱的“T 形槽”中，装有 25%、50%、75%和 100%水位的液位仪。 参考文献： 1.CRH1 型动车组中国铁道出版社 2 CRH2 型动车组 中国铁道出版社 3 CRH5 型动车组 中国铁道出版社
