真空集便装置的辅助供风装置设计研究

真空集便装置的辅助供风装置设计研究

关锐 1 刘有 2 辛小明 2

中国铁路哈尔滨局集团有限公司车辆部，哈尔滨， 150001；中车唐山机车车辆有限公司，唐山， 063000。

摘要：目前既有铁路客车大量装用真空集便装置，在正常使用时，均由连挂一起的机车统一提供风源，为解决特殊车辆在临时停靠、单独作业等失去风源情况下，导致无法正常使用集便系统的问题，设计一种集便系统的辅助供风装置。辅助供风装置采用模块化设计，通过传感器检测风压实现自动控制，并与原车供风系统隔离，保证系统安全性。

关键词： 集便装置 风源 辅助供风 模块化设计

1 研究目的

随着铁路行业的快速发展和人们环保意识的日益增强，对铁路运输服务和质量也提出更高要求。为此，大量既有铁路车辆需加装真空集便装置，从而解决以往直排式卫生间的环境污染问题。但受真空集便装置产品使用特点，需保证外部正常风源才能维持集便系统正常运行和使用。既有铁路系统中普通旅客列车一般由机车连挂运行，能保证机车提供风源，真空集便装置后可正常使用，但电务试验车、接触网检测车、设备维修车等特种车辆不同于常规的旅客列车，这些车辆经常需要临时停靠或单独作业，在失去机车的列车供风风源后，导致真空集便装置无法正常使用，给作业人员带来不便。为此，设计研究一种集便系统的辅助供风装置，在车辆单独作业时，为真空集便装置提供辅助风源，解决临时用风需求。

2 总体原则

结合电务试验车、接触网检测车、设备维修车等特种车辆的结构特点和车下布局，以及真空集便装置产品使用特点及参数要求，辅助供风装置采用模块化设计，供风设备、管路和内部控制模块均集成于车下箱体内部，在不改变原车车下专用检测设备和制动模块等悬挂部件布置的前提下，实现辅助供风装置的加装改造，且通过设置检测手段，提高自动化程度。为确保车辆连挂运行的安全性，辅助供风装置与原车供风系统采用有效隔离措施。

3 辅助供风装置设计

真空集便装置辅助供风装置由空气压缩机、气水分离器、安全阀、电磁阀、压力开关、检测风缸及管路等组成，采用集成化、模块化设计理念，将各功能部件集成于箱体内部，并预留足够的空间以便于日常维修、维护。设置气管控制单元及检测开关，实现自动控制，箱体外部仅保留车辆总风管、真空集便装置生活风缸的供风接口。

3.1 空气压缩机

空气压缩机采用AC380V三相四线制供电方式，输出功率不大于1.6kW，排气量不低于100L/min，并设置安全压力阀，最大工作压力不超过1000kPa，噪声值不大于71dB(A）,防护等级不小于IP54，保证系统的适用性和安全性。同时，根据车辆供风管路参数，预留车辆总风管及真空集便装置生活风缸气路接口，并可以扩展给受电弓及塞拉门等用风设备预留供风接口。

3.2 检测风缸

检测风缸用于临时储存空气压缩机产生的压缩空气，满足至少1000kPa的工作压力需求，并与检测压力开关相连，当机车供风时可检测总风缸及总风管风源压力，当无外部风源由空压机辅助供风时，可检测辅助供风系统的风源压力，从而实现系统的自动控制，避免空压机长期启动，延长配件使用寿命。同时，增加一组给真空集便装置供风的储风缸，容量不低于120L，根据车辆配置，可利用原车已有风缸代替。

3.3 水分离器

采用设有排水电磁阀的气水分离器，满足至少1000kPa的工作压力需求，对空气压缩机提供的压缩空气进行有效过滤处理，保证风源质量，提供系统稳定性。

3.4 气路控制板

采用集成式气路控制板，包含减压阀、安全阀、止回阀、截断塞门、测试接头及压力开关等元件，节省安装空间，且便于操作及维护。

3.5 箱体

采用耐候钢型材组焊防护箱体，安装支架位置增加橡胶垫，降低空压机振动和噪音，有效保护内部系统元件。箱体侧门仅预留气路接头，便于与整车供风管路匹配安装，背部设置散热口，保证空压机有效运行。

3.6 电气件

内部电气设备具有过压/过流保护装置，防止设备烧损导致功能失效。所有电缆均为低烟无卤阻燃配线，符合铁路相关标准要求。

3.7 工作原理

真空集便装置辅助供风装置工作原理见图1。

图1 集便器辅助供风装置工作原理图

A00 辅助供风系统；A01 空气压缩机；A02 橡胶软管；A03 安全阀；A04 电磁阀；A05 冷却器；A06 气水分离器；A06.1 排水电磁阀；A07 单向阀；A08 检测风缸；

A08.1 排水塞门；A09 截断塞门；A10 压力开关；A11 测试接头；A12 截断塞门；A13 截断塞门；A14 单向阀；A15 溢流阀；A16 减压阀；A17 截断塞门。

1 空气压缩机空气入口；2 总风管路压缩空气入口；3 集便器生活风缸供风接口；

4 检测风缸进风接口；5 检测风缸出风接口。

真空集便装置辅助供风装置吊装于车体底架空余位置，箱体预留的接口2与车辆总风管路连接，箱体预留的接口3与集便器生活风缸连接。

当车辆连挂机车正常采用双管供风工况时，可断开车上控制柜内的空气压缩机电源，使辅助供风系统与车辆隔离。若控制柜内的空气压缩机电源处于闭合状态，车辆总风管压缩空气由接口2进入箱体，截断塞门A13、A17处于打开状态，压缩空气通过单向阀A14，经溢流阀A15、减压阀A16后，与生活风缸连通，再通过生活风缸向真空集便装置供风；同时，总风管路压缩空气通过单向阀A14，进入监测风缸A08，截断塞门A09处于打开状态，由于机车供风时，总风管压力约为580kPa，压力开关A10检测到风压值大于开关触发值450kPa,使空压机保持停机状态。此工况时，辅助供风系统空压机与车辆处于隔离状态。

当列车临时停靠或单独作业车辆时，机车无法正常提供风源，闭合控制柜内的空气压缩机电源，压力开关A10检测到总风管无风压，空气压缩机启动，压缩空气经冷却器A05、气水分离器A06处理后，通过集便器供风支管向生活风缸充风，生活风缸和箱体内检测风缸A08持续充风，当压力开关A10检测风缸压力值高于开关触发值800kPa时，空气压缩机停止供风。随着真空集便装置使用，当风缸内压力值下降至开关触发值450kPa以下时，空气压缩机重新启动。辅助供风系统内设单向阀，使其与车辆供风系统处于隔离状态，同时，箱体内部设截断塞门，车上设电源开关，可手动关闭辅助供风系统。

4 总结

真空集便装置辅助供风装置为特种车提供一种辅助风源，从而使车辆在不同工况下，均能保证用风设备的正常使用，满足特殊车辆设计开发时的配置需求。

参考文献：

1. 杜群威.城市轨道车辆升弓供风方案研究.铁道机车车辆,2019.

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