黃焱歆，郭霖，張繼杰，馬麒，劉崠

(1．中國鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081;2．鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300251;3．北京動車段，北京 102613)

1 真空卸污系統(tǒng)的技術(shù)條件

根據(jù)鐵路檢查庫的通用技術(shù)條件，由于CRH四類動車組污物箱接口位置不同，要求真空卸污系統(tǒng)必須具有全面兼容性、通用性;受檢修停時的限制，要求真空機組能力相應(yīng)增大;真空系統(tǒng)的每個組成部件均是潛在的故障點，故系統(tǒng)可換配件越少，則系統(tǒng)可靠性越高。因此，確定真空卸污系統(tǒng)技術(shù)方案主要考慮以下幾個方面［1］:

(1)卸污系統(tǒng)能力:真空卸污系統(tǒng)應(yīng)適用于CRH各型動車組(8輛編組或16輛編組)污物箱內(nèi)污物卸污、沖洗及排放的需要，并滿足檢修停時要求。

(2)為保證真空卸污系統(tǒng)的安全可靠性，關(guān)鍵設(shè)備要求有冗余能力，能相互備用，當(dāng)一臺設(shè)備出現(xiàn)故障時，另一臺設(shè)備可自動轉(zhuǎn)換連續(xù)運行。系統(tǒng)各部分應(yīng)密封嚴密，無堵塞，無漏氣、漏油、漏水和泄漏污物現(xiàn)象。

(3)底層一級修程內(nèi)容較多，要求真空卸污與其它檢修作業(yè)可以同時進行，不發(fā)生交叉干擾，真空機組、真空管道及卸污單元布置總體思路盡量不影響同一工作面各項檢修作業(yè)和通道，真空管道及卸污單元設(shè)備均采用地下安裝形式。

(4)卸污單元的布置需滿足不同車型卸污要求，考慮各種車型正向、方向入庫，污物箱型式及位置的差異，車輛?？空`差等因素，卸污單元采用全程覆蓋方式布設(shè)真空抽吸單元設(shè)備［2］，以適用于各種車型的卸污需要。

(5)系統(tǒng)具有與用戶的動車組信息化管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)訪問接口，具有信息顯示與傳輸功能，將系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息傳至中央控制室，實現(xiàn)對設(shè)備的停啟狀態(tài)、故障報警狀態(tài)、真空度顯示等基本參數(shù)實行在線監(jiān)測和運行狀態(tài)跟蹤。

2 北京動車段檢查庫技術(shù)條件

檢查庫技術(shù)條件如下［3］:

(1)檢查庫條件:北京動車段為新建12線長編組檢查庫，庫長468 m，寬度135 m。檢修庫內(nèi)股道中心間距分別為8.5、10 m。

(2)動車組車型:

CRH1(8/16輛編組):213.5/426.3 m。

CRH2(8/16輛編組):201.4/401.4 m。

CRH3(8/16輛編組):200/398.2 m。

CRH5(8/16輛編組):211.5/418.7 m

(3)檢修工藝:檢查庫內(nèi)立體作業(yè)平臺分三層;底層、二層、頂層作業(yè)面標高分別為 －0.95 m、1.25 m、3.8 m;卸污作業(yè)在底層－0.95 m作業(yè)面進行。

(4)底層作業(yè)平臺一級修程內(nèi)容:一級修程周期為1～2 h。修程內(nèi)容包括走行部及車底檢查;轉(zhuǎn)向架及輪對狀態(tài)檢查;車體支撐裝置、減震器狀態(tài)檢查;基礎(chǔ)制動裝置狀況檢查;空氣壓縮機狀態(tài)檢查;密閉式廁所卸污沖洗整備;上水整備。

3 北京動車段真空卸污系統(tǒng)技術(shù)難點

(1)排污距離遠:化糞池距離真空設(shè)備間約650 m，同時要跨越1座公路橋涵且需要提升，對真空機組的排污能力要求高，為此對真空機組排污能力進行了核算。

(2)機組設(shè)計:真空設(shè)備間設(shè)置3套機組，考慮機組能互為備用，采用了并聯(lián)連接方式。并對真空機組能力進行了計算，作為機組選型的依據(jù)。

(3)特殊管件的設(shè)計:機組并聯(lián)采用了DN200以上的直三通，對連接的特殊管件進行了設(shè)計，以適用于氣水混合液，自主研發(fā)了偏心漸縮和偏心漸放等特殊管件。

(4)真空管道的安裝:真空機房的管道整體安裝在地面上，以利于操作及檢修。

4 北京動車段庫內(nèi)真空卸污系統(tǒng)方案

根據(jù)北京動車段的實際條件，提出在線凸輪泵真空機組方案。在線凸輪泵機組設(shè)備具有卸污能力大、集成裝配安裝方便、維護作業(yè)少等特點。

北京動車段設(shè)3套機組臺位。每兩條股道之間設(shè)1組卸污沖洗單元，共設(shè)6組134個單元。每條綜合管溝內(nèi)設(shè)1條真空管道，共設(shè)6條真空管道;污物由在線真空機組排至距設(shè)備間650 m遠的化糞池，無需另設(shè)排污泵。

4.1 真空機組設(shè)備選用

4.1.1 機組參數(shù)

每套在線凸輪泵真空機組由2臺在線凸輪泵、控制系統(tǒng)、管道系統(tǒng)及支架組成。安裝在邊跨的設(shè)備間內(nèi)。3套機組采用并聯(lián)方式，這樣當(dāng)一套機組故障停機，另一套機組可開啟閥門聯(lián)通自動運行。機組布置見圖1所示。設(shè)備參數(shù)見表1、2。

圖1 真空機組設(shè)備間

表1 每套真空機組技術(shù)參數(shù)［4］

表2 機組管道連接要求

4.1.2 機組能力測算

卸污時，真空機組使系統(tǒng)的真空度保持－30 kPa～－70 kPa之間，管道的最遠端的真空度大于－30 kPa。峰值流量及卸污時間技術(shù)條件如下［5］:

①高峰時按停靠12列長編組，每列長編組16個污物箱計，每個污物箱容積600 L。高峰設(shè)計負荷按6線12口同時卸污進行計算。

②每個污物箱卸污時間3 min，包括走行約5 min。

③每套機組流量2×160 m3/h，氣水比5∶1。機組能力設(shè)計參數(shù)見表3。

表3 機組能力設(shè)計參數(shù)

4.2 卸污沖洗單元

4.2.1 卸污沖洗單元技術(shù)條件

單元采用電動盤繞式，配有卸污沖洗用的自動回復(fù)軟管及快速接頭;操作者可根據(jù)需要的長度從不同方向抽拉軟管，利用電動驅(qū)動盤繞軟管［6］。單元作業(yè)半徑 10 m。尺寸:l×b×h=1 500 mm×600 mm×960 mm。

4.2.2 卸污沖洗單元安裝

單元安裝在庫內(nèi)相鄰兩條股道之間的地下單元井中，可有效節(jié)省地上空間。安裝前需預(yù)留卸污支管、沖洗支管、排水地漏、電纜穿線管等套管。在每2條股道之間設(shè)1條卸污線和1組卸污單元，分別負責(zé)兩側(cè)股道的卸污。設(shè)6組卸污單元，共134套單元。見圖2所示。

圖2 檢查庫內(nèi)地下單元安裝圖

4.3 管道安裝

4.3.1 真空管道安裝條件

真空管道的鋪設(shè)應(yīng)不影響庫內(nèi)檢修工序，不阻礙運輸通道，真空管道安裝在地下綜合管溝內(nèi)。每組單元下方設(shè)1條真空管道，共設(shè)6條真空卸污干管。兩條真空干管在通行管溝中部合并前設(shè)置閘閥。真空管道在中部合并后由過軌管涵連接至真空機組設(shè)備間。真空管道的技術(shù)參數(shù)如下［7］:

①真空管閥，當(dāng)某條真空管道有故障時，可關(guān)閉這條管道閘閥進行檢修，不影響其它真空管道，管材采用 PE100，PN1.0 MPa。

②真空管道設(shè)計坡度1.5‰。

③真空管道的水平轉(zhuǎn)向、垂直轉(zhuǎn)向均用小于45°的彎頭連接。

④真空管道匯合處支管接入干管處需采用45°斜三通等非標管件;真空管道變徑需采用偏心漸縮非標管件。

⑤在每條真空管道的末端安裝1塊壓力表，每條管道安裝2塊，在每個機組前安裝1塊壓力表。

⑥在綜合管溝內(nèi)真空管道合并前在每側(cè)各加1個伸縮節(jié)，每條管道設(shè)2個伸縮節(jié)。

4.3.2 排污管的安裝條件

真空機組排污壓力為180 kPa，真空機組設(shè)備間距污水處理站約650 m，真空機組的排污管需跨越橋梁到達污水處理站。在排污管道中主要是大量氣體，污水只占很少一部分，穿越橋梁中部提升時容易產(chǎn)生氣水分離等因素，導(dǎo)致排污壓力不足。針對這個條件，排污管在出設(shè)備間后提升1次，到達橋梁處再提升1次跨橋，然后排至化糞池，這樣排放壓力可滿足要求。

排污管水頭損失驗算見圖3所示。

4.4 信息管理設(shè)備

根據(jù)鐵道部運輸局《動車組管理信息系統(tǒng)自動化設(shè)備接口規(guī)范》要求，所有動車所關(guān)鍵設(shè)備具備信息上傳功能。真空卸污系統(tǒng)設(shè)置了信息管理設(shè)備。實現(xiàn)對真空機組的在線監(jiān)測，運行狀態(tài)跟蹤，設(shè)備故障的實時報警和設(shè)備性能的動態(tài)管理［8］。

4.4.1 信息管理功能

圖3 排污管道壓力計算圖

通過組態(tài)軟件對真空機組、單元運行狀態(tài)、定期維護及卸污數(shù)據(jù)進行輸入、保存、查詢、打印。通過上位計算機進行通訊，對二套機組指定地址實時采集，在軟件程序中處理并以良好的界面顯示在監(jiān)控畫面上。

4.4.2 視頻監(jiān)控功能

對設(shè)備運行狀況進行全程視頻監(jiān)控，對操作人員的操作情況以及機組的工作狀況進行記錄，同時支持對視頻的回訪。

4.4.3 信息傳輸功能

機組設(shè)備對外預(yù)留以太網(wǎng)接口，允許中央控制室通過RJ45接口訪問，采集、分析、處理數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

本項目在借鑒國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上對真空卸污系統(tǒng)進行了集成開發(fā)。在本項目的實施過程中，解決了相關(guān)技術(shù)難題，積累了寶貴經(jīng)驗，節(jié)省了投資。在其它動車運用所建設(shè)中得到了推廣應(yīng)用。自2009年3月在北京動車段投入使用后，運行超過了3年半時間。在使用過程中充分證明，該系統(tǒng)完全滿足動車段庫內(nèi)地面卸污的需要，整個系統(tǒng)自動化程度高，具有操作簡單、穩(wěn)定可靠、環(huán)保衛(wèi)生、節(jié)時提效的特點，滿足列車停時的要求。該系統(tǒng)的應(yīng)用大大簡化了操作，提高了管理的工作效率。

今后隨著真空卸污系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展，將進一步解決列車污物沿途排放造成的污染，提高列車整備的效率，使卸污過程更加快捷、衛(wèi)生、環(huán)保，并有利于水資源的節(jié)約。

［1］中華人民共和國鐵道部．鐵運函［2006］428號 關(guān)于公布動車組運用所檢查庫及邊跨技術(shù)要求的通知［S］．

［2］張繼杰，黃焱歆．采用全程覆蓋方式布設(shè)真空抽吸單元設(shè)備［J］．鐵道勞動安全衛(wèi)生與環(huán)保，2009，36(1):1 －4．

［3］鐵道第四勘察設(shè)計院．動車組運用所檢查庫及作業(yè)平臺設(shè)計研究［R］．2006

［4］Vogelsang．凸輪泵設(shè)計手冊及軟件［S］．

［5］TB/T 3163—2007，鐵路站段真空卸污系統(tǒng)技術(shù)條件［S］．

［6］TB/T 3243—2010，鐵路真空卸污系統(tǒng)卸污單元技術(shù)條件［S］．

［7］中國鐵道科學(xué)研究院．鐵路真空卸污系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)研究［R］．2006

［8］中華人民共和國鐵道部．運裝管驗［2008］178號文 關(guān)于公布動車組管理信息系統(tǒng)自動化設(shè)備接口規(guī)范的通知［S］．