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冷热水直饮设备在铁路客车上的应用分析关键词：直饮水；铁路客车；供水系统中图分类号：U116.1文献标识码：A文章编号：1672-9129（2017）07-0068-03引言水，是生命之源，是人類从事一切活动的最基本保障。近几十年来，随着工业化和农业生产活动的大规模发展，越来越多的水资源受到污染。而随着生活水平的不断提高，饮用水健康问题越来越受到人们的重视，水过滤技术和产品也逐渐走进千家万户的生活中。铁路客车供水系统应用环境复杂，可靠性、安全性和可维护性要求较高，是一个比较特殊的用水领域。本文通过对列车饮水系统的水源、供水、过滤和应用环境的分析，提出了一种冷热水直饮方案，并对其在铁路客车上应用的可能性进行探讨。2行业背景2.1饮用水水源介绍（1）日常饮用水水源分析日常饮用水水源主要来自地表水和地下水。1）地表水：地表水是指陆地表面的径流和地表贮存水（如江、河、湖、水库中的水），受流域内的自然环境因素影响较大【1】，易受工业、生活废水排放和农业施肥用药的污染。2）地下水：地下水是指地下径流和埋藏于地下的，经提取可用的淡水【1】，不易受到污染，但通常矿化度和硬度较高。（2）列车饮用水水源分析铁路客车上的饮用水来源通常为经过水厂处理过的市政自来水或车站自建的深井地下水，理论上水源的水质可以得到保证，能够达到国家饮用水标准的要求。但水源的达标并不代表我们喝到嘴里的水就一定能达标，因为水源容易受二次供水系统的污染。我们的自来水管道可能二十年未曾清洗，车上的储水箱和供水管路是否定期清洗、消毒和每日排空？是否会滋生细菌？这些问题都会导致旅客饮水健康受到威胁。2.2列车供水系统铁路客车供水系统主要由注水装置、储水箱、供水管路和饮水终端设备组成。其中储水箱和供水管路内由于长期与水接触，容易滋生细菌、沉淀泥沙和铁锈，需要定期清洗和消毒。由于空间紧张和水过滤技术的不成熟，从储水箱到饮水设备只设置了简单的过滤网和过滤棉，能够过滤掉水中的泥沙等大颗粒污染物。国内铁路客车饮水终端设备只提供开水，无法满足冷水直饮的需求（尤其夏季）。因此，铁路客车上急需一种能够彻底改善水质、提供冷热水直饮的解决方案。3冷热水直饮解决方案3.1供水量计算目前，我国铁路客车单节车厢最大定员约120人，按25%超员计算，单节车厢最大载客量约为150人。根据人体对饮用水的需求，考虑铁路客车的实际运行情况，按每5小时约40%的旅客饮水，每次饮用水量0.6升计算出每5小时单节车厢的饮用水需求量Va（Va=120125%40%0.6=36升）。本文设计的冷热水直饮设备技术参数如下表1所示。3.2方案介绍本文所讨论的冷热水直饮解决方案主要靠饮水终端设备实现，考虑到车辆的节水性、安全性、可靠性和可维护性，该饮水终端设备采用桶装水作为水源。与民用饮水终端相比，铁路客车运行里程长、环境复杂多变、车辆长期处于震动环境下。因此对设备的可靠性要求较高，桶装水不能和民用设备一样倒置安装，需要正立安装、固定牢靠，再利用水泵将水送到制热和制冷模块中去。铁路客车的供电系统较为特殊，电压起伏较大，且设备频繁通断，对设备的安全性要求较高，故设备需具有缺水报警、干烧保护和超温熔断等功能。饮水设备除了常规的超温保护和电流熔断保险外，还在加热主回路中设置超温熔断器，即使在控制回路失控的情况下，也能保证熔断加热回路，保证列车安全运行。铁路客车对设备的非金属材料防火性能和环保性能要求非常严苛，因此选用的保温材料必须满足设备加热时的常规温度环境，且在加热回路故障熔断之前，不能产生任何引起旅客恐慌的烟雾。考虑到冬季户外车辆无电停放的情况，饮水设备的控制部分和选用的其他材料必须能够满足-40低温存放无损坏的需求。整机设置自动和手动排水功能，当需要冬季无电户外停放前，用自动按钮排空设备内所有存水；在突然断电户外停放时，能够通过支路的手动阀将管路和水胆中的存水排空，避免设备冻裂。由于铁路客车运行环境复杂，用电设备较多，因此要求饮水设备控制部分的电磁兼容性能垢满足EN50121-3-2：2000铁道车辆的电磁兼容性第3-2部分的要求。3.3工作原理如下图1原理图中所示，本方案中的冷热水直饮设备主要由：控制单元、加热模块、制冷模块、接水面板、桶装水、水泵和各類管路阀体组成。加热模块采用过热式加热模式，制冷模块采用循环制冷的方式，实现设备的冷热水直饮功能。3.3.1制冷循环过程如图2所示，饮水设备得电后，首先检测制冷模块的冷水胆内液位，当液位在冷胆下水位时，水泵和进水电磁阀得电，水桶中的水注入制冷模块；当液位达到上水位时，停止进水，制冷电源接通，压缩机开始启动运行，制冷循环过程开始；通过不断的制冷循环，冷水胆中的水温下降，当水温降到设定温度时，压缩机停转，转入保温工况；当水温上升到设定温度时，制冷温控器触点闭合，压缩机运行，进入制冷循环过程；如此往复循环，制冷模块便可将水温控制在4-10之间。当旅客按下冷水取水按钮时，出水电磁阀打开，取水结束后，冷水取水按钮缓解，出水电磁阀关闭。随着取水操作次数增加，冷水胆中的液位下降到下水位时，制冷模块上水，随即重新进入制冷循环模式。3.3.2制热过程如图3所示，饮水设备采用即热式的加热模式，因此设备得电后制热模块并不立即工作。当有旅客按下开水取水按钮时，控制模块控制水泵和进水电磁阀工作，向加热模块不断注入冷水；当加热模块的液位探测器检测到有水流过时，接通加热器的加热电源，冷水流过加热器的同时即被烧开；出水电磁阀得电打开，开水即从水龙头流出；当取水结束后，开水取水按钮得到释放，水泵、进水电磁阀和加热模块相继断电，随后电磁阀关闭，制热过程结束。4方案可行性分析本文所讨论的饮水终端设备与铁路客车常用饮水机相比有如下特点：优点：可提供冷水直饮，且水质得到保障，加热无水垢，减少设备因水垢引起的堵塞、卡滞和漏水等故障；不需设置过滤器，降低设计成本，进而完全避免了过滤器的维护和更换工作；不需要反复冲洗过滤器，节约水源，降低车上水箱的体积和重量，无需设置结构复杂的供水管路。缺点：需要在车辆端部预留桶装水存放空间；每隔2小时左右需要更换桶装水；运营公司需承担桶装水费用。共同点：设备的旅客界面和安装接口可以做到与既有铁路客车饮水器完全一致；安全性和可靠性完全满足现有铁路客车需求。虽然此方案提出的冷热水直饮设备需要一定费用，增加了乘务人员更换桶装水的工作量，但从冷水直饮、减重效果、故障率和后期维护方面都比现有设备更有优势。综上分析，此方案具备铁路客车应用的可行性。5结束语铁路客车饮用水健康问题一直被公众所忽视，而随着人们健康意识的不断提高，列车饮用水健康问题终将被社会广泛关注。本文所讨论的冷热水直饮方案能够彻底解决铁路客车饮水健康问题，满足旅客夏季直饮冷水的切实需求，整机可与现有产品完全互换，是一种切实可行的列车饮水系统备选解决方案。参考文献：【1】 王福连， 王国建. 浅析饮用水处理现状及存在问题. 建筑与文化： 学术版， 2013.【2】 张春红. 浅谈直饮水系统在铁路沿线小站的应用. 铁道劳动安全卫生与环保， 2008， 01： 38-39.【3】 茹旭， 马敏杰. 铁路客站优质饮用水设计. 铁道标准设计， 2008， 08： 129-131.【4】 杨伟帅， 刘学志， 兰婷婷. 大型铁路枢纽客站设置直饮水系统的研究. 山西建筑， 2012， 3807： 132-134.【5】 张贵生， 刘庆春. 铁路站车应急供水净化消毒一体机的研制. 铁路节能环保与安全卫生， 2016， 601： 30-32.【6】 张汉英. 高速铁路大型客站给排水设计特点及效果分析. 铁道标准设计， 2016， 6006： 173-177.【7】 魏保祥， 王秀芝. 铁路系统生活饮用水现况分析. 中华预防医学杂志， 1995， 01： 56-57. 杨伟帅， 陈新， 姜洪卓. 大型交通枢纽直饮水系统的设置. 城市轨道交通研究， 2013， 1604： 114-116+128. 苏明， 张祯祥. 开远铁路分局饮水卫生现状与安全供水对策. 中国卫生监督杂志， 1996， 02： 62-64. 高隆绪， 范潇芳， 张美珍. 饮用纯净水的制备. 水处理技术， 1998， 01： 28-31. 常志鹏. 铁路生活饮水应用膜分离制水新工艺的几点体会. 科技信息（科学教研）， 2008， 24： 29+14.