范英宏，白曉軍，洪蔚，侯世全

(1．中國鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081;2．北京中鐵科節(jié)能環(huán)保新技術(shù)有限公司，北京 100081)

1 概述

鐵路客車上水設(shè)備是保證客車正常運行必不可少的設(shè)施。最早的上水設(shè)施是普通上水栓，上水過程全是手動，上水工勞動強度大，作業(yè)時間長。針對上水設(shè)備存在的一些問題，許多學(xué)者進行了上水設(shè)備技術(shù)改造和更新，主要是集中在以下三個方面:(1)提高自動化水平，減少上水工勞動強度［1-3］;(2)增加上水流速，縮短上水時間［4-6］;(3)實現(xiàn)自動 關(guān)停，減少水資源 浪費［7-9］。當(dāng)前研發(fā)的新型上水設(shè)備，多采用遙控或設(shè)定上水時間實現(xiàn)上水閥的啟閉，并可自動卷管，減小了上水工的勞動強度。有些技術(shù)人員提出通過增加上水栓出口的壓力，增加上水系統(tǒng)管徑和減少上水軟管水損失等措施來提高上水速度，但增加上水栓出口壓力和膠管直徑會造成上水過程快速接頭脫落，從而受到限制［4］。上水設(shè)備自動化程度的提高，減輕了上水工勞動強度，縮短了上水設(shè)備關(guān)閉所需的時間，也減少了溢流或者非正常脫管浪費的水資源量。到目前為止，溢流和非正常脫管浪費水資源的現(xiàn)象仍未徹底解決，溢流不僅造成水資源浪費，增加了鐵路運營成本，而且在北方站區(qū)冬季浪費的水還會造成路基結(jié)冰，影響行車安全及上水作業(yè)人員人身安全。中國鐵道科學(xué)研究院通過對已有的研究成果進行技術(shù)分析，在進行水力學(xué)計算的基礎(chǔ)上，從車上車下整體考慮，確定了采用通過測定流量和壓力等水力學(xué)要素實現(xiàn)溢流控制的技術(shù)方案，而且試驗證明該技術(shù)方案完全可行。該技術(shù)改造涉及車上車下兩部分，并已獲得專利(專利號:ZL2011 2 0015606．4)，一些改造措施還有待探討。

2 溢流控制裝置技術(shù)原理

客車上水溢流控制裝置分為車上和車下兩部分(如圖1所示)，車上部分包括流量調(diào)節(jié)裝置和液位顯示控制儀，車下部分主要包括流量傳感器、壓力傳感器及控制箱。上水過程中液位采集裝置采集水箱水位并給信號至液位顯示控制儀，液位顯示控制儀分階段同步顯示各水箱液位;當(dāng)水箱水滿時，液位采集器給信號至液位顯示控制儀，液位顯示控制儀在顯示水箱液位的同時啟動流量調(diào)節(jié)裝置;流量調(diào)節(jié)裝置啟動使得上水管中的流量發(fā)生變化;通過測定管中的流量信號，并將信號傳遞給控制箱，當(dāng)管路中流量發(fā)生變化時，采集到的流量信號傳遞到上水控制箱;控制箱接收信號后并判識信號，當(dāng)滿足預(yù)先設(shè)定的條件后(閾值)，通過控制箱給上水電磁閥信號;上水電磁閥關(guān)閉，停止上水。

圖1 各部件的連接與控制示意圖

3 溢流控制裝置改造方案

由于溢流控制裝置分為車上和車下兩部分，在改造過程中必須根據(jù)車上、車下不同的情況同時進行，才能解決溢流和非正常脫管浪費水資源的問題。

3．1 車上改造

車上改造方案中需要在車上安裝液位顯示控制儀，上水過程中分階段同步顯示水箱各階段液位;并在顯示水箱100%液位的同時，啟動流量調(diào)節(jié)裝置。

車上改造分為兩種情況:(1)對于沒有安裝液位傳感器的車型，需要設(shè)置多液位傳感器、液位顯示控制儀和流量控制裝置;(2)目前很多客車和動車均已安裝液位顯示儀，但僅可顯示水箱液位，需要稍加改造增加一個水箱高液位輸出信號即可實現(xiàn)控制功能。具體控制原理如圖2所示。

圖2 車上控制原理圖

3．2 車下改造

車下改造方案需要車下管路中裝流量傳感器、數(shù)控模塊和上水電磁閥，控制原理如圖3所示，改造后能夠?qū)崿F(xiàn)水箱水滿和非正常脫管時關(guān)閉上水，減少水資源浪費。

圖3 車下控制原理圖

車下改造方案也分為兩種情況:

(1)對于只采用普通上水軟管上水的車站，需要在每個上水拴的管路上與原有管路呈并聯(lián)狀態(tài)安裝上水電磁閥，并安裝流量傳感器和數(shù)控模塊等裝置(安裝示意圖見圖4)。這樣當(dāng)車上水箱水滿后，液位顯示控制儀啟動車上的流量調(diào)節(jié)裝置，造成管路中壓力、流量的變化，壓力傳感器和流量傳感器把變化的信號傳遞給控制模塊，控制模塊通過判定閾值來關(guān)閉上水電磁閥，從而實現(xiàn)溢流控制。

圖4 車下溢流控制裝置安裝示意圖

(2)采用新型客車上水設(shè)備的車站或動車所，上水設(shè)備采用自動化控制，當(dāng)水滿時，通過遙控或者控制按鈕實現(xiàn)客車上水設(shè)備中上水電磁閥的關(guān)閉來實現(xiàn)上水過程的關(guān)停。針對這種情況，只需要在上水管路上加裝流量傳感器。

4 結(jié)論與建議

試驗結(jié)果表明，該套溢流控制裝置能夠滿足客車溢流或非正常脫管時自動快速關(guān)停上水設(shè)備的功能。但由于該套系統(tǒng)的改造必須車上車下同時進行，車上試驗受到限制，因此有關(guān)部門尤其是車輛部門應(yīng)該推動上水設(shè)備車上試驗，促進上水設(shè)備溢流控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

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