关于提升动车组卫生间系统故障处置效率的研究与分析.pdf

91/2023西铁科技研究与探讨关于提升动车组卫生间系统故障处置效率的研究与分析西安局集团公司车辆部刘涛摘要：近年来，乘坐高铁出行为旅客带来了高速、便捷、高品质的体验，高速铁路旅客运输持续增量。动车组卫生系统既是高铁旅客运输中最基本的要素，也是高铁服务质量、管理水平、文明程度的集中体现，更是衡量铁路基本服务水平的标志。但动车组卫生间系统在使用过程中，存在因设备故障导致卫生间无法使用、冲水延时等问题，一定程度上影响了旅客使用品质，需进一步研究改善，提升服务品质。关键词：高铁；动车组卫生间；设备故障；冲水延时0引言动车组卫生设施有双标准卫生间模块组合和通用卫生间模块组合两种形式，采用真空装置冲洗循环，真空容积大，排污彻底，非常适用排污管路长且布置复杂的情况。然而由于动车组卫生间系统设备采用车体密封形式，发生故障时，运行途中无法进行分解检查、及时处置，只能采取锁闭卫生间形式进行应急处置，影响旅客使用。因此动车组卫生间系统的库内检修检测、设备质量问题整治十分必要，能大幅度降低设备故障对运输秩序干扰。本文以CRH380B平台动车组为例，从卫生间系统构成、功能出发，结合卫生间系统故障案例，研究了加强检修、故障判断处置和改进设备工艺方法，能为降低卫生间设备系统故障，提升动车组运营服务品质提供参考。1真空集便系统介绍我国既有动车组卫生系统均采用真空集便系统，根据工作结构分为真空保持式集便装置与中转式集便装置两类1.1真空保持式集便装置CRH3型动车组动车组采用真空保持式集便装置，真空保持式集便装置在工作时是在污物箱建立真空，利用现有成熟的真空喷射器技术，并保持污物箱内的真空度，污物箱采用了真空保持式工作方式，工作时便盆内的污物在污物箱内真空的作用下通过排泄阀抽至污物箱中。真空保持式集便系统框架如下图1 所示1.2中转式集便装置增压水罐坐便器滑阀进水电磁阀从控制板净水箱喷射器组件主控制板气动板进水电磁阀真空开关面板增压水罐跨便器滑阀污物箱图1CRH3型动车组真空保持式集便系统框架西铁科技1/202310关于提升动车组卫生间系统故障处置效率的研究与分析研究与探讨CRH2型动车组及复兴号动车组普遍采用中转式集便装置。通过对中转箱压力调节控制，实现中转吸污与正压排泄两种过程交替。中转式集便系统框架如下图2 所示酵水污物不通洗干地真空发生器汽动控制耐板二DTC控制面板坐便器水增压单元地板赠便器污物箱清水箱图2复兴号动车组中转式集便系统框架1.3优缺点对比分析表1 真空集便系统优缺点对比类型优点缺点整个排污系统保持一定的真空度，系统的气密性要求比较严格；系统结构相对简单，可实现数个真空保持式能源消耗较大；便器共用污物箱。厕与坐厕不能同时动作，存在冲水延迟问题。厕与坐厕独立动作，互不干扰；中转式真空发生器仅在厕所动作过程中增加中转箱结构，结构相对复杂工作，能耗减少局车辆部二等座车餐车（拖车）员：6 3 人二等席排（推车）蜜典脑人图3CRH380B动车组卫生系统分布图2卫生系统布置以CRH380B动车组为参考，除餐车0 5 车未设置卫生间外，其余车厢均设有卫生间。其中，0 1/0 8车设置单个卫生间，0 4 车设置通用卫生间模块（包括一个右侧标准坐便卫生间和一个通用卫生间），在02/07、0 3/0 6 车布置双标准卫生间模块组合（包括一个左标准坐便卫生间模块和一个右标准便卫生间模块），具体卫生分布系统分布如下图3 所示3CRH380B动车组卫生系统工作过程真空保持式集便装置是CRH380B动车组卫生系统核心装置，通过在排污管路和污物箱内产生真空，经过便器冲洗、便器排污程序，达到集污的效果。具体工作原理如下图所示3.1真空发生过程(1)按下冲洗按钮；(2)喷射器启动；(3)产生真空（污物箱的真空度至少达到-1 8 kPa）。水箱增压器便器喷射器排污阁污物箱图4 真空发生过程3.2便器冲洗过程(1)水增压器工作；(2)冲洗水阀打开；(3）高压水冲洗便池水箱增压器便器喷射器排污阀污物箱图5便器冲洗3.3便器排污过程（1）排污阀打开，同时喷射器，西铁科技1/2023关于提升动车组卫生间系统故障处置效率的研究与分析研究与探讨水阀和水增压器停止工作；(2)便器内的污物被转送到污水箱。水箱增压器便器喷射器排污阁污物箱图6便器排污过程3.4恢复便器水位(1)排污阀关闭;(2)水增压器工作水箱增压器便器喷射器拌污阀污物箱图7 便器水位恢复3.5系统待命状态水箱增压器便器喷射器排污阀污物箱图8系统初始状态示意4卫生系统运用问题及解决措施根据CRH380B动车组运营旅客反映问题及实际发生故障统计，目前动车组卫生系统问题主要集中在冲水延迟、卫生间不冲水、冲水慢等方面。4.1冲水延迟问题及解决措施4.1.1 工作原理动车组卫生间两个便器共用一个真空发生器和污物箱，正常情况下，若同时按下两个冲洗按钮，一个便器执行冲洗循环的同时，另外一个便器处于等待状态（现象是冲洗按钮闪烁），等待时间为第一个便器冲洗循环时间+污物箱内空气内颗粒物沉淀时间+抽真空时间，之后另外一个便器进行自动冲洗，不需再次按下冲洗按钮。具体原理如图9所示。4.1.2试验验证分析选取动车组做冲水试验，具体结果如表2。从上述测试结果看，动车组同时按下冲洗按钮，第2 个便器开始冲洗时间为4 6 s，也即第2 个乘客最长等待4 6 s可看到便器开始冲洗。随着污物箱污物的增加，污物箱内空气的容积减小，第2 个便器的等待时间也会随之缩短。经过测试，动车组冲洗等待时间为1 0 46s。4.1.3优化解决措施对于目前真空保持式便器系统来说，若要缩短两个卫生间同时工作的延时时间，可从以下方面考虑：（1）强制两个便器同时工作。从软件上取消便器排队等待功能，只要在激活冲洗按钮后，两个便器可立刻进行冲洗循环。该方案优点为不需要对硬件进行改动，整改工作量较小；但由于两个便器滑阀同时打开，真空度快速降低，将会导水箱增压器增压器座便器薄便器喷射器排污阀Z排污阀污物箱图9真空保持式真空集便装置原理表2 云动车组便器冲水延时测试时间表污物箱5 7 0 L空，真空度-0.3 5 bar，气压0.6 5 bar，两个冲洗按钮同时按下1次（座）2次（座）3次（座）4次（奠）5次（跨）第1 个便器冲洗循环完7.5s7.5s7s7.5s7.5s储水罐注满水12s12s13s23s24s开始抽真空23s23s23s34s34s抽完真空46s46s46s46s46s致两个便器污物不能完全传输到污物箱内，污物残留在排污管内，长期运营会出现批量性管路堵塞问题，需结合运用修定期进行反冲洗作业。（2）修改控制逻辑，增加过滤装置。在真空发生器前方增加过滤装置（包括分离器、杂质收集箱、管夹阀、电磁阀等），即抽真空时不考虑污物箱内空气内颗粒物沉淀时间，只要第2 个便器同时按下时，即可开始抽真空，真空度满足时，第2 个便器就可以冲洗，便器等待时间最长为2 5 s。4.2不冲水问题及解决措施4.2.1故障现象动车组卫生间发生的不冲水、西铁科技1/202312关于提升动车组卫生间置效率的研究与分析研究与探讨冲水慢等问题，故障主要集中在进水电磁阀、真空发生器、盆满传感器故障等方面，其中进水电磁阀故障率非常高，占故障总数的4 4%。动车组卫生间设备故障百分比12.40%*进水电磁阀传感器故障真空发生器其它故障图1 0CRH380B动车组卫生间设备故障分布图4.2.2原因分析(1)进水电磁阀故障。在长期运用过程中，水的钙化等原因，导致部分残留物存留在进水电磁阀中，使进水电磁阀关闭不良，造成漏水、漏风现象，卫生间报出相应故障；(2)盆满传感器故障。盆满传感器为光感元件，信号的输入与输出是利用光在水和空气中折射率不同的原理工作的，当盆满传感器表面被污物覆盖，导致其被持续激活，影响卫生间工作，卫生间报出相应故障；(3)真空性能下降。由于污物箱内的废气将会通过真空发生器吸出污物箱，由于废气中的水分及颗粒，长时间后会逐渐形成脏污堵塞住真空发生器，致使真空发生器抽真空能力下降，真空开关在3 0秒内检测污物箱内真空度一直达不到-0.3 5 bar，卫生间报出故障4.2.3解决措施(1)细化完善动车组污物箱清洁维修卡片.将易发生故障配件纳人检修、清洁范围，明确了清洁作业标准、质量控制措施，按照1 0 万公里/90 天周期进行检修清洁作业；(2)开展专项整修，每年结合春季、秋季动车组季节性整修，开展卫生间集中检修，深度清洁；(3）清理真空发生器后将真空开关真空度设定值调整到-0.3 5 0.05bar并保持不变。4.3卫生间管路堵塞问题及解决措施4.3.1故障概况因旅客使用不当导致杂物进入卫生间管路造成堵塞，影响旅客使用。4.3.2原因分析动车组卫生间跨厕、坐厕分别位于塞拉门左右两侧，排污管路经过便器后，与车体排污管连接，最后连接到污物箱中。由于厕卫生间管路弯管较多（转弯6 处），管路较长（约2 米），极易造成厕卫生间堵塞。4.3.3存在问题（1）反喷作业受限。由于载客运行动车组对于车内环境有要求，为不影响车内正常的室内空气环境，无法采取反喷（使异物倒喷）等其它疏通方式(2)应急处置手段有限。由于受制于动车组运行途中工装工具、作业条件限制，卫生间故障无法得到有效处置，往往采取锁闭卫生间，人库进行处理，严重影响到旅图1 1CRH380B动车组卫生间污物管分布气门芯把手压力表盘塞头安装座（螺栓连接）空气腔气囊空气腔连接处4图1 2疏通器结构示意图1/2023西铁科技13关于提升动车组卫生间系统故障处置效率的研究与分析研究与探讨客正常使用；(3)疏通效果不佳。针对管路堵塞较为严重故障，采取拆解相关设备、管路，进行疏通，但故障处置用时较长，处置效率低下，处置风险较高。4.3.4解决措施由于车辆设备布局限制，CRH3型动车组卫生间排污管路无法更改，除了合理引导旅客正确使用卫生间外，利用专用工装做好卫生间堵塞疏通工作，可达到快捷高效的管路疏通效果，减少卫生间主（上接第8 页）类数据完整没有明显的掉道现象。(2)检测系统采集软件运行良好，八通道数据采集运行稳定，数据处理软件读取、数据速度较快，但是在操作方便性方面还有待提升。管路堵塞的影响。为此，设计制作CRH3型动车组卫生间专用疏通器，利用设计的专用工装，产生大于0.3 5 bar的气压，从卫生间便器排污口直接将污物挤压至污物箱内，以达到疏通堵塞管路的目的。5结论本文以CRH380B动车组为参考，介绍了动车组卫生系统结构及工作原理，从日常运用问题出发，结合工艺、原理设计，系统分析了故障的原因，并提出了相应的改进(3)检测系统检测数据经过处理后可以辨识铁路隧道衬砌内部的结构物和病害，例如：衬砌背后不密实、空洞、衬砌钢筋、钢拱架。(4)根据里程误差统计，针对某一隧道，无论隧道长短，往返多普勒传感器误差均在1-2 米误差措施，对动车组设计合理、日常检修质量及运营服务品质的提升有参考意义。参考文献：1马志会，张国栋，熊剑春等.高速动车组零排放给水卫生系统设计.中国新技术新产品.2 0 1 4.2崔靖美，李瑞泽.国外铁路车辆卫生间设计.科技创新与应用.2 0 1 4.3愿霞，石佳良，张世俊.某高速动车组给水卫生系统方案设计.中国科技纵横。2015.范围内，说明多普勒测速传感器本身误差很小，满足现场检测需求。参考文献：1DB22/T2574-2016，地质雷达探测测绘技术规程，