出口某國守車供水系統研制

魏明強，桑興華

(中車山東機車車輛有限公司，山東 濟南 250022)

0 引言

貨物守車(簡稱守車)是與貨物列車連掛以供貨物運轉人員辦公、休息之用的工作車[1]。貨物守車上一般都設置有衛生間、廚房、休息室及警衛室等，在車輛運行期間，車上的衛生間和廚房要求全天不間斷供水，這就需要車上供水系統性能穩定、設計結構便于檢修，從而確保貨物守車在運行時的舒適性。

出口的貨物守車因各國的線路基礎設施和當地居民生活習慣的不同，對其供水系統的結構與性能要求也各不相同，供水系統的設計是該類車輛設計時必不可少的。本文針對出口某國貨物守車的結構及特點對其供水系統進行詳細設計。

1 軌道車輛主要供水方式

1.1 自重供水

自重供水方式是將水箱放置在高于車上用水設備的位置。其供水原理是利用水箱與各用水設備之間的高度差所產生的水壓將水箱中的水輸送到各用水設備完成供水。自重供水方式的優點為:不需要外部能源干預，利用系統內水壓即可完成供水，供水系統結構簡單。其缺點為：需要將水箱高于用水設備設置，對供水系統的固定難度較大。

1.2 加壓供水

車下加壓供水系統是因受車輛內空間限制，無法將水箱安裝在車內或者車端，直接將水箱設置在車廂地板下部的供水方式。此時用水設備均高于水箱，無法通過自重供水方式供水。加壓供水方式的供水原理通常是在水箱處設置電動水泵，利用電動水泵產生水壓，將水箱中的水輸送到各用水設備完成供水。其優點為:水箱設置在車下，方便了車上各設備的布局，且使整車重心低，車輛運行可靠性大。其缺點為：加壓供水系統組裝工藝復雜，制造費用高。

2 貨物守車供水系統組成

貨物守車內的供水系統通常由供水水箱、水箱液面顯示裝置及連接管路等部分組成[2]。貨物守車供水系統的結構簡圖如圖1所示。其中，水箱是該系統組成的核心部件。

1-注水設備；2-注水管路；3-供水水箱；4-空氣管路；5-連通管路；6-溢水管路；7-水箱液面顯示裝置；8-排水管路；9-供水管路；10-用水設備

2.1 水箱安裝位置設計

貨物守車因采用不同的供水形式，其供水水箱的安裝固定位置亦有所不同，當貨物守車采用自重供水方式時，水箱可安裝在車頂、車端或者側墻部位，而水箱安裝在車端及側墻部位時，應保證水箱的最低液面高于用水設備；當貨物守車采用加壓供水方式時，水箱可視車內空間情況安裝在車上或車下的合理部位。在進行水箱安裝固定設計時，除了上面提到的常規設計外還應遵循以下原則：

(1) 當水箱總容量小于500 L時，可采用車端托掛或車頂懸吊固定方式。

(2) 當水箱總容量大于500 L時，應盡量在車上對稱布置。

(3) 水箱的安裝位置應盡量靠近用水設備。

(4) 水箱的固定安裝應本著方便安裝和維護的原則。

本批次貨物守車水箱的安裝固定是在綜合考慮以上設計原則、出口貨物守車特點及車內空間的前提下采用車頂支架懸吊方式，水箱安裝位置如圖2所示。

圖2 出口某國貨物守車水箱安裝位置圖

2.2 水箱設計

2.2.1 水箱容量及數量計算

在確定貨物守車的車上水箱容積時，須綜合考慮因天氣或運行時的臨時停車等因素所導致的時間延誤。

水箱數量通常根據用水量來確定，且受車輛安裝空間的限制。水箱數量的確定須遵循以下原則：

(1) 當車上安裝空間充足且用水量一定時，水箱越多，單個水箱體積越小，對水箱的強度要求越低，水箱結構相對簡單，制造、維修、更換方便；但是水箱的連接管路增多，供水系統相對復雜。

(2) 當車上安裝空間有限且用水量一定時，水箱越少，單個水箱體積越大，對水箱的強度要求越高，水箱結構越復雜，制造、維修、更換困難；但是供水系統連接管路減少，供水系統相對簡單。

綜上所述，水箱的容積、數量應考慮制造、檢修的難易度合理設計。

水箱容積由式(1)計算得出：

(1)

其中：V為水箱容積，L；v為人均日用水量，L/天；N為人員總數，個；D為車輛運行時間，天；n為水箱數量，個。

人均日用水量可參考表1計算得出[3]。

表1 家庭生活人均日用水量調查表 L

其中，人員總數及車輛運行時間(天)與客戶溝通確定。

在綜合了客戶需求及制造檢修難易度后，本批次貨物守車水箱的容積設計為230 L,水箱個數為1個。

2.2.2 水箱材質選取

貨物守車對供水水箱材質選取有以下幾方面要求：

(1) 水箱材質應對水質無污染。

(2) 水箱結構強度高，剛度好。

(3) 水箱材質的抗腐蝕能力強。

目前，SUS304不銹鋼材質由于其具有較好的耐腐蝕性，且對水質無污染，已經成為貨物守車供水水箱結構的首選材料。

綜上所述，在結合了客戶需求前提下，本批次貨物守車水箱的材質選取為SUS304不銹鋼。

2.2.3 水箱結構設計

水箱結構可設計為規則的幾何形狀，如矩形、圓形等，設計為規則形狀的水箱制造、檢修方便，維護成本低；水箱結構亦可以設計為不規則形狀，依據車上的安裝位置不同，可靈活設計為不同的形狀，設計為不規則形狀結構的水箱制造、檢修困難，但是水箱在車上的空間利用率大，能夠合理地運用車上的空間。

本批次貨物守車水箱設計為規則形狀，所采用的結構如圖3所示，主要由箱體、各種接口、安裝座等組成。

1,4-注水管；2-水箱體；3-溢水管；5-安裝座；

2.3 供水管系設計

貨物守車的供水管系通常由注水管路、供水管路、連通管路和空氣管路4個部分組成。

注水管路可在車體的兩側對稱設置，利于車體兩側注水，管路通常采用DN20不銹鋼鋼管。

供水管路是指連接各用水設備的管路，要求設計時要做好固定，防止接頭松動漏水，管路通常采用DN15不銹鋼鋼管。

連通管路設置在水箱的下部，用于連接多個水箱，管路通常采用DN25不銹鋼鋼管。

空氣管路是指設置在水箱的上表面用于水箱之間的空氣連通管路和水箱的溢水管路，管路直徑一般不能小于注水管路，通常采用DN20不銹鋼鋼管。

終上所述，結合供水管路的設計要求，本批次貨物守車的供水系統由注水、溢水和供水管路及各種管件組成，材質均采用不銹鋼，注水管及溢水管直徑選用DN20，供水管直徑選用DN15。所采用的不銹鋼鋼管規格如表2所示。

表2 供水系統常用不銹鋼鋼管規格 mm

2.4 水位顯示裝置設計

水位顯示裝置應能準確地顯示出水箱的儲水水位，方便乘車人員了解水箱水位，及時為水箱加水。在進行設計時力求選取結構簡單、拆換方便且性能可靠的水位顯示裝置[4]。

本批次貨物守車采用水位計觀察水箱當前儲水量。

2.5 上水裝置設計

本批次貨物守車的上水接頭根據客戶要求選用TB/T 112-1974 B型錐形接頭，錐形接頭與注水管路之間采用G1-G3/4的轉換接頭連接。錐形接頭端部設有防護套，接頭注水完成后插入防護套以防水質受到污染。

2.6 排水裝置設計

該車各用水設備是直接將生活用水排到車外。在進行排水口位置設計時，考慮到排到車下的生活用水可能會沖流到車下設備，將各設備的排水口位置設計得盡可能低，同時將其端部固定。

3 供水系統防冷凝水設計

貨物守車根據其運用環境的差異，對其供水系統的防護要求也各不相同。當貨物守車的運用環境溫度較低時，需對水箱進行加熱保溫處理；當貨物守車的運用環境溫度較高時，需對水箱進行防冷凝水處理。

考慮到本批次貨物守車的運用環境年平均氣溫為26 ℃～27 ℃，故需對水箱及管路外表面做防冷凝水的處理，防止冷凝水的產生。在水箱及管路外表面包裹防止產生冷凝水的防寒材，防止產生冷凝水對車輛內設施造成破壞。

4 結語

本文采用自重供水方式，對出口某國貨物守車供水系統進行了全新設計，有效地保證了該類車輛的供水系統的使用性能，增強了守車在運行過程中的舒適性，給企業帶來了更大的經濟效益和社會效益。