简析高速动车组污物箱容量的计算方法

1引言

长期以来，铁路客车采用直排式厕所，飞溅的粪便粘在转向架、塞拉门和车端的连接器上，既不雅观，又增加了线路和车辆的维修工作量，提高了运营成木。随养人们环保意识的日益增强，从解决环境污染，提高旅客舒适度，改善铁路运输形象，提高铁路运输和其他运输设备的竞争能力出发，列车集便器系统己经成为铁路客车必不可少的安装设备叹。

污物箱作为列车集便系统的重要部件之一，由于悬挂于车底，其整体结构刚度及质量影响养列车的运行安全。污物箱尺寸较大，形状结构复杂，难以直接用理论公式进行强度校核，而整体强度试验周期长、费用昂贵，因此产品结构优化常依靠经验推理，大大制约了企业的生产效率及产品升级。

污物箱主要作用是在列车运行期间收集和哲存粪便污水。其安装数量、安装位置和安装方式根据车辆车型有所不同，但总的原则是安装于卫生间就近位置，通过吊梁或吊耳等形式，悬挂于车底。除部分车型车底设计有污物箱防护罩外，大多数污物箱直接裸露在车底。列车高速运行时，污物箱随车体产生剧烈振动，因此，必须确保污物箱可靠，避免影响列车安全运行。因此对污物箱的设计与试验检验十分重要，包括容积计算、结构设计、强度校核、模态分析、加热保温设计等各个环节。

车下设有污物箱，污物箱内外箱采用聚酷玻璃钢材质制造而成。通过四个安装座连接到车底横梁下。对于整套卫生系统来说，污物箱是所有部件中对行车安全最重要的部件。由于它容量较大，空间位置特殊、结构组成复杂，所以木课题重点污物箱组成进行分析和研究。

2污物箱结构及工作原理

卫生系统采用Monogram集中控制式真空集便系统收集来自便器的污物，车上盛洗废水通过排水管路经车底水封装置排至车外。真空集便系统主要由污物箱(含中转箱及真空发生器)、便器、水增压器、气动控制单元、电气控制单元、管路等组成。

2.1污物箱结构

污物箱采用不锈钢制成。污物箱配置有1个中转箱及1个真空发生装置。污物箱两端各设一个排污阀为了避免冲水或清空过程中在箱内产生的止压对污物箱造成损害，污物箱配备了通气阀。打开箱体两侧的任意一个检查口盖，可对其内部进行清理及检查。在紧急情况下，可通过检查口盖清空污物箱。中转箱设定真空度为一50kpa，设有DN50进污Hose阀,DN50排污Hose阀、控制抽真空用DN20Hose阀、液位开关等;可以承受不小于180kpa的压力。为保证冬季的止常使用，中转箱设自控温电伴热线，可自动根据外温调节加热功率_中转箱的真空度通过真空发生器产生，真空发生器 安装于污物箱侧壁

2.2工作原理

按动便器冲洗按钮，真空发生装置开始工作，中转箱内真空度达到设定值后，水增压单元提供压力水冲洗便器，便器蝶阀打开，污物在负压作用下进入中转箱，蝶阀关闭，水增压单元提供压力水对便器进行_次冲洗，水增压单元补水，1次冲洗循环结束。当便器连续使用设定次数(12次)或中转箱内污物达到设定液位时(约15L)，系统会向中转箱注入止压空气，污物在止压的作用下进入污物箱。

2.3污物箱容量的计算和方法对比

由于各个国家动车组的车型不同，污物箱容量的计算方法也有所曲别。

2.4方法对比

第一种计算方法主要以每人每天排泄量和人数来考虑，而且分为小便和座便两部分。计算参数比较多，而且有的要取决于实际调查，但计算主要采用以人为基准的计算方法。首先确定从开始使用到清空的时间间隔多少小时，再确定每人每小时排污及耗水量，总需污物箱容量是_者乘积，考虑到两辆车公用厕所，所以人数为两辆车的总旅客数.

第一种计算方法主要以单位时间内使用便器的次数和时间段来考虑，采用每次使用人均用水量进行计算。计算是以便器为基准的计算方法。首先确定从开始使用到清空的时间间隔多少小时，再确定每小时使用厕所的频次，然后计算每次使用厕所的排污量和用水量。总需污物箱容量是三者的乘积。

第三种计算方法主要以运营时间内，每名乘客的用水量和排泄量来考虑，再根据人数确定所需总容量。计算是以人为基准的计算方法。首先确定从开始使用到清空的时间间隔多少小时，再确定每名乘客使用厕所的频次，然后计算每次使用厕所的排污量和用水量。总需污物箱容量是三者的乘积

综合以上所述，污物箱容量计算需要以下前期条件:

(1)通常情沉下使用1天的必须容量。(2)确认使用条件(极限条件)。如确定运行区间、运行距离、单程运行时间、往返次数等。(3)列车运行过程中有无排污。如有，统计何处排污，确定每处每次的排污量是多少。(4)设定各排污处的使用频次，通常是每单位时间的使用次数，此数据多数通过运营列车车内的使用次数调查来决定，注意使用次数调查时期建议在满员情况下进行调查。如果是乘客较少情况下的统计数据，需按照考虑满员情况进行修止。

3 CRH2A型动车组污物箱容量计算

(1)污物箱容量应满足动车组至少1天运行时间的需要，如果用户有特殊的要求，则根据用户的实际要求确定;

(2)水箱的容量计算需要考虑动车组的定员情况.卫生设备的使用频次、每人次耗水量、动车组的运行时间等因素:

4结束语

我国在污物箱容量方而没有成熟的规定或标准，每次计算参考采用国外的计算方法。由于国内供水环境不一样，车上用水情况也有很大差异，所以有必要对国内用水和排污使用情况进行现场调查，确定国内合理的计算方法。

由于我国地域较广，列车行程较长，运载量大，人们的生活习惯与日木也有所不同，所以选择符合国情的卫生系统非常重要。例如考虑到车上空间布置及其它国情因素，选择采用蹲便器替代小便器或增加蹲便器数量的结构布置比较符合实际情况。因此在原设计基础上，吸收设计结构精华部分，添加优化改进内容，是提高我国客车产品质量和水平的快捷之路。