真空卸污系统在北京动车段的应用

真空卸污系统在北京动车段的应用黄焱歆;郭霖;张继杰;马麒;刘岽【摘要】目前真空卸污系统在铁路动车所和车站得以广泛应用.动车所真空卸污以库内作业为主,北京动车段为第一批建设的四大动车检修基地之一,建设规模为8线库,远期预留4线,目前远期已建设完毕并投入运行.真空卸污系统包括凸轮泵真空机组3套;真空卸污线6条;卸污单元134个;信息管理设备1套.北京动车段自2009年3月运行以来,卸污效果达到了设计要求,满足了动车段卸污需求.本文介绍了北京动车段真空卸污系统方案及应用情况,对库内真空卸污系统设备特点进行了概述,为今后动车所库内真空卸污系统的设计及应用提供了依据.【期刊名称】《铁路节能环保与安全卫生》【年(卷),期】2012(002)006【总页数】5页(P271-275)【关键词】检查库技术条件;真空卸污系统;真空机组;卸污单元;真空管道【作者】黄焱歆;郭霖;张继杰;马麒;刘岽【作者单位】中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京100081;铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300251;中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京100081;中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京100081;北京动车段,北京102613【正文语种】中文1 真空卸污系统的技术条件根据铁路检查库的通用技术条件，由于CRH四类动车组污物箱接口位置不同，要求真空卸污系统必须具有全面兼容性、通用性;受检修停时的限制，要求真空机组能力相应增大;真空系统的每个组成部件均是潜在的故障点，故系统可换配件越少，则系统可靠性越高。

因此，确定真空卸污系统技术方案主要考虑以下几个方面［1］:(1)卸污系统能力:真空卸污系统应适用于CRH各型动车组(8辆编组或16辆编组)污物箱内污物卸污、冲洗及排放的需要，并满足检修停时要求。

(2)为保证真空卸污系统的安全可靠性，关键设备要求有冗余能力，能相互备用，当一台设备出现故障时，另一台设备可自动转换连续运行。

系统各部分应密封严密，无堵塞，无漏气、漏油、漏水和泄漏污物现象。

(3)底层一级修程内容较多，要求真空卸污与其它检修作业可以同时进行，不发生交叉干扰，真空机组、真空管道及卸污单元布置总体思路尽量不影响同一工作面各项检修作业和通道，真空管道及卸污单元设备均采用地下安装形式。

(4)卸污单元的布置需满足不同车型卸污要求，考虑各种车型正向、方向入库，污物箱型式及位置的差异，车辆停靠误差等因素，卸污单元采用全程覆盖方式布设真空抽吸单元设备［2］，以适用于各种车型的卸污需要。

(5)系统具有与用户的动车组信息化管理系统的网络访问接口，具有信息显示与传输功能，将系统现场数据信息传至中央控制室，实现对设备的停启状态、故障报警状态、真空度显示等基本参数实行在线监测和运行状态跟踪。

2 北京动车段检查库技术条件检查库技术条件如下［3］:(1)检查库条件:北京动车段为新建12线长编组检查库，库长468 m，宽度135 m。

检修库内股道中心间距分别为8.5、10 m。

(2)动车组车型:CRH1(8/16辆编组):213.5/426.3 m。

CRH2(8/16辆编组):201.4/401.4 m。

CRH3(8/16辆编组):200/398.2 m。

CRH5(8/16辆编组):211.5/418.7 m(3)检修工艺:检查库内立体作业平台分三层;底层、二层、顶层作业面标高分别为－0.95 m、1.25 m、3.8 m;卸污作业在底层－0.95 m作业面进行。

(4)底层作业平台一级修程内容:一级修程周期为1～2 h。

修程内容包括走行部及车底检查;转向架及轮对状态检查;车体支撑装置、减震器状态检查;基础制动装置状况检查;空气压缩机状态检查;密闭式厕所卸污冲洗整备;上水整备。

3 北京动车段真空卸污系统技术难点(1)排污距离远:化粪池距离真空设备间约650 m，同时要跨越1座公路桥涵且需要提升，对真空机组的排污能力要求高，为此对真空机组排污能力进行了核算。

(2)机组设计:真空设备间设置3套机组，考虑机组能互为备用，采用了并联连接方式。

并对真空机组能力进行了计算，作为机组选型的依据。

(3)特殊管件的设计:机组并联采用了DN200以上的直三通，对连接的特殊管件进行了设计，以适用于气水混合液，自主研发了偏心渐缩和偏心渐放等特殊管件。

(4)真空管道的安装:真空机房的管道整体安装在地面上，以利于操作及检修。

4 北京动车段库内真空卸污系统方案根据北京动车段的实际条件，提出在线凸轮泵真空机组方案。

在线凸轮泵机组设备具有卸污能力大、集成装配安装方便、维护作业少等特点。

北京动车段设3套机组台位。

每两条股道之间设1组卸污冲洗单元，共设6组134个单元。

每条综合管沟内设1条真空管道，共设6条真空管道;污物由在线真空机组排至距设备间650 m远的化粪池，无需另设排污泵。

4.1 真空机组设备选用4.1.1 机组参数每套在线凸轮泵真空机组由2台在线凸轮泵、控制系统、管道系统及支架组成。

安装在边跨的设备间内。

3套机组采用并联方式，这样当一套机组故障停机，另一套机组可开启阀门联通自动运行。

机组布置见图1所示。

设备参数见表1、2。

图1 真空机组设备间表1 每套真空机组技术参数［4］名称规格机组型号EVAC VX186－184QM抽吸面最大真空度－80 kPa产生的最大压力 180 kPa抽吸能力1套机组2×160 m3/h，3套机组6×160 m3/h真空度范围－30 kPa～－70 kPa，并可调节设定系统真空度从设定下限恢复至上限时间小于3 min每套机组外形尺寸l×b×h=2 900 mm×1 050 mm×1 800 mm表2 机组管道连接要求名称规格作用平衡罐直径 DN400，高1 200 mm 机组软启动并联管道 DN200 采用大管径，防止紊流偏心渐缩及渐放管DN150～DN200 DN200～DN150防止气水分离排污管机组合并后排污管 de315(外径)减少水头损失4.1.2 机组能力测算卸污时，真空机组使系统的真空度保持－30 kPa～－70 kPa之间，管道的最远端的真空度大于－30 kPa。

峰值流量及卸污时间技术条件如下［5］:①高峰时按停靠12列长编组，每列长编组16个污物箱计，每个污物箱容积600 L。

高峰设计负荷按6线12口同时卸污进行计算。

②每个污物箱卸污时间3 min，包括走行约5 min。

③每套机组流量2×160 m3/h，气水比5∶1。

机组能力设计参数见表3。

表3 机组能力设计参数设计参数计算备注污物箱数量 12(列)×16(个)=192个总污物量192×0.60=116 m3峰值流量12×0.6×(5+1)÷3×60=864 m3/h 3套机组流量3×320 m3/h=960 m3/h＞864 m3/h 满足要求12列长编12口同时卸污作业时间192÷12×5=80 min＜90 min 满足要求4.2 卸污冲洗单元4.2.1 卸污冲洗单元技术条件单元采用电动盘绕式，配有卸污冲洗用的自动回复软管及快速接头;操作者可根据需要的长度从不同方向抽拉软管，利用电动驱动盘绕软管［6］。

单元作业半径10 m。

尺寸:l×b×h=1 500 mm×600 mm×960 mm。

4.2.2 卸污冲洗单元安装单元安装在库内相邻两条股道之间的地下单元井中，可有效节省地上空间。

安装前需预留卸污支管、冲洗支管、排水地漏、电缆穿线管等套管。

在每2条股道之间设1条卸污线和1组卸污单元，分别负责两侧股道的卸污。

设6组卸污单元，共134套单元。

见图2所示。

图2 检查库内地下单元安装图4.3 管道安装4.3.1 真空管道安装条件真空管道的铺设应不影响库内检修工序，不阻碍运输通道，真空管道安装在地下综合管沟内。

每组单元下方设1条真空管道，共设6条真空卸污干管。

两条真空干管在通行管沟中部合并前设置闸阀。

真空管道在中部合并后由过轨管涵连接至真空机组设备间。

真空管道的技术参数如下［7］:①真空管阀，当某条真空管道有故障时，可关闭这条管道闸阀进行检修，不影响其它真空管道，管材采用 PE100，PN1.0 MPa。

②真空管道设计坡度1.5‰。

③真空管道的水平转向、垂直转向均用小于45°的弯头连接。

④真空管道汇合处支管接入干管处需采用45°斜三通等非标管件;真空管道变径需采用偏心渐缩非标管件。

⑤在每条真空管道的末端安装1块压力表，每条管道安装2块，在每个机组前安装1块压力表。

⑥在综合管沟内真空管道合并前在每侧各加1个伸缩节，每条管道设2个伸缩节。

4.3.2 排污管的安装条件真空机组排污压力为180 kPa，真空机组设备间距污水处理站约650 m，真空机组的排污管需跨越桥梁到达污水处理站。

在排污管道中主要是大量气体，污水只占很少一部分，穿越桥梁中部提升时容易产生气水分离等因素，导致排污压力不足。

针对这个条件，排污管在出设备间后提升1次，到达桥梁处再提升1次跨桥，然后排至化粪池，这样排放压力可满足要求。

排污管水头损失验算见图3所示。

4.4 信息管理设备根据铁道部运输局《动车组管理信息系统自动化设备接口规范》要求，所有动车所关键设备具备信息上传功能。

真空卸污系统设置了信息管理设备。

实现对真空机组的在线监测，运行状态跟踪，设备故障的实时报警和设备性能的动态管理［8］。

4.4.1 信息管理功能图3 排污管道压力计算图通过组态软件对真空机组、单元运行状态、定期维护及卸污数据进行输入、保存、查询、打印。

通过上位计算机进行通讯，对二套机组指定地址实时采集，在软件程序中处理并以良好的界面显示在监控画面上。

4.4.2 视频监控功能对设备运行状况进行全程视频监控，对操作人员的操作情况以及机组的工作状况进行记录，同时支持对视频的回访。

4.4.3 信息传输功能机组设备对外预留以太网接口，允许中央控制室通过RJ45接口访问，采集、分析、处理数据。

5 结论本项目在借鉴国外先进技术的基础上对真空卸污系统进行了集成开发。

在本项目的实施过程中，解决了相关技术难题，积累了宝贵经验，节省了投资。

在其它动车运用所建设中得到了推广应用。

自2009年3月在北京动车段投入使用后，运行超过了3年半时间。

在使用过程中充分证明，该系统完全满足动车段库内地面卸污的需要，整个系统自动化程度高，具有操作简单、稳定可靠、环保卫生、节时提效的特点，满足列车停时的要求。

该系统的应用大大简化了操作，提高了管理的工作效率。

今后随着真空卸污系统的应用发展，将进一步解决列车污物沿途排放造成的污染，提高列车整备的效率，使卸污过程更加快捷、卫生、环保，并有利于水资源的节约。