薛 強，王曉偉，水春雨，黃焱歆，沈 駿，周麗銘，楊 宇，劉明輝

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

1 鐵路真空卸污技術(shù)概述

目前，鐵路所有動車組列車及部分普速旅客列車加裝了集便器污物箱，在列車運行過程中，入廁污物、洗漱廢水等暫時儲存于污物箱內(nèi)，待列車到站/動車所?？亢螅玫孛嫘段墼O(shè)備對列車污物箱進行卸污作業(yè)，將污物輸送至地面污水處置裝置[1]。

真空卸污技術(shù)在國內(nèi)外動車段、大型客運站、客車檢修基地已得到了普遍應(yīng)用，技術(shù)不斷更新。根據(jù)原鐵道部關(guān)于建設(shè)動車所的總體部署和要求，科研機構(gòu)對真空卸污技術(shù)進行了一系列立項和研究，以“堅持自主開發(fā)與引進相結(jié)合”的原則，系統(tǒng)分析了各種卸污方式的技術(shù)特點和適用條件，對真空卸污系統(tǒng)的主要設(shè)備進行了集成設(shè)計、開發(fā)和研究，同時對配套產(chǎn)品進行研制與開發(fā)，對真空卸污系統(tǒng)進行了試驗驗證，并于2006年底首次在我國鐵路安裝使用[2-9]。截至目前已有超過200個動車所、客運站、客車整備所等使用真空卸污設(shè)備，實現(xiàn)了對旅客列車污物的集中抽吸和排放，提高了列車整備的效率，有效保護了環(huán)境。

真空卸污技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面[10]：注重系統(tǒng)性能，通過系統(tǒng)配置保證卸污功能要求；強調(diào)使用的安全可靠性，關(guān)鍵設(shè)備有冗余能力；重視操作的方便性，易于操作和維護；注重設(shè)備的集成化、小型化、自動化。

《鐵路站段真空卸污系統(tǒng)》(Q/CR 52—2017)提出，真空卸污系統(tǒng)在海拔小于或等于1 500 m的環(huán)境條件下，應(yīng)能夠正常工作，每套機組與每條卸污線的卸污能力應(yīng)滿足4個接口同時卸污作業(yè)，每個接口卸污作業(yè)時間不應(yīng)超過3 min[11]。但是，在高原地區(qū)，海拔高氣壓低，傳統(tǒng)的真空卸污系統(tǒng)卸污能力變差、卸污作業(yè)時間長。因此，有必要研究新型真空卸污技術(shù)，提高卸污效率，縮短卸污時間，保障系統(tǒng)運行可靠性，提質(zhì)增效，為高原鐵路列車高效卸污提供科學(xué)依據(jù)。

2 鐵路真空卸污技術(shù)研究應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外鐵路卸污技術(shù)主要有移動式卸污車、傳統(tǒng)真空卸污技術(shù)、分散式卸污技術(shù)等，并積累了現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗，但針對我國鐵路高原低壓地區(qū)的真空卸污技術(shù)尚無針對性技術(shù)儲備。

2.1 移動式卸污車

一般需配置多臺移動式卸污車，僅適用于應(yīng)急作業(yè)或在整備時間較長的檢修庫等使用。移動式卸污車抽吸流量較小，一次僅能對1個污物箱進行卸污，工作效率低。因其受人為環(huán)境等因素限制，且敞開式排入化糞池，存在臭氣影響人居環(huán)境衛(wèi)生等問題，在我國鐵路行業(yè)利用率逐漸降低。

2.2 固定式地面真空卸污技術(shù)

固定式真空卸污系統(tǒng)由機房真空機組、股道安裝的卸污單元和真空管道組成，各卸污單元由同一條卸污管路連接后接入真空主機機組。真空卸污系統(tǒng)普遍適用于普速列車及動車組列車，需要設(shè)置真空機房。該技術(shù)已成為我國目前集便卸污的主流技術(shù)，其中2007年7月投入使用的上海站固定式真空卸污系統(tǒng)，是國內(nèi)首例在車站使用的固定式地面卸污系統(tǒng)。該系統(tǒng)由真空凸輪泵機組設(shè)備、盤繞式真空抽吸單元設(shè)備、真空管道系統(tǒng)等組成[3]。固定式真空卸污系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 固定式真空卸污系統(tǒng)

2.3 獨立分散式真空卸污技術(shù)

獨立分散式真空卸污系統(tǒng)分為泵式和罐式。我國目前以常規(guī)固定式集中真空卸污系統(tǒng)為主，德國等鐵路已采用分散式真空卸污系統(tǒng)技術(shù)。高原低壓站區(qū)鐵路卸污采用集中式真空泵，因環(huán)境壓力較低，性能受壓降的影響明顯增加，4個卸污口同時作業(yè)難以保障性能穩(wěn)定，需要尋找不同卸污箱可同時卸污且互不干擾的卸污方式，而獨立分散式真空卸污系統(tǒng)技術(shù)可以滿足上述要求，因而高原低壓站區(qū)鐵路卸污更適合采取互不干擾的獨立分散式真空卸污技術(shù)。

獨立分散式真空卸污技術(shù)具有以下優(yōu)點。

(1)1套小泵機組對應(yīng)1節(jié)車廂，每個獨立小泵機組卸污過程不相互干擾，理論上可在要求時間內(nèi)卸空1個污物箱。在外界大氣壓比較低的情況下，單體泵機組只對1個污物箱作業(yè)，受外界真空度影響較小。

(2)采用獨立小泵機組，只在機組與污物箱之間產(chǎn)生真空，而股道之間所鋪設(shè)的排污管道中無真空環(huán)境，這樣可保證真空度損失最小。如果采用1套大泵機組，需要在股道之間鋪設(shè)真空管道，而既有車站受條件限制，真空管道需要提升和繞行障礙物，系統(tǒng)真空損失較大[12]。

(3)采用小泵機組對應(yīng)1節(jié)車廂，列車如果停車定位比較準(zhǔn)確，卸污單元軟管可以適當(dāng)縮短，也可以減少卸污時間。

但目前針對高原鐵路站區(qū)的集便卸污技術(shù)尚缺少系統(tǒng)研究和數(shù)據(jù)支撐，需結(jié)合實際情況開展相關(guān)技術(shù)評價研究，并突破高原低壓站區(qū)真空卸污的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，為行業(yè)推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

3 高原地區(qū)真空卸污技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 高原地區(qū)獨立分散式真空卸污面臨的主要問題

(1)高原低壓對集中式真空機組影響。因為高原地區(qū)的環(huán)境壓力相對較低，集中式真空泵組的性能受壓降的影響會明顯增加，對卸污的整體效率和穩(wěn)定性造成一定影響，如卸污時間延長、吸力不夠、泵組啟動頻率增加等。

(2)鐵路高原真空卸污相關(guān)數(shù)據(jù)缺乏。目前，高原站區(qū)真空卸污尚未展開系統(tǒng)研究和應(yīng)用，缺少理論數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)評價，亟需開展前期研究。

(3)鐵路高原獨立分散式真空卸污關(guān)鍵技術(shù)研究亟需突破。適于高原低壓站區(qū)的鐵路卸污，宜采取壓降互不干擾的獨立分散式真空卸污技術(shù)，1臺分散式真空機組出現(xiàn)故障不影響其他單元真空卸污工作。如何實現(xiàn)獨立分散式真空卸污關(guān)鍵技術(shù)突破和轉(zhuǎn)化，是研究的重點和亟需之處。

3.2 高原地區(qū)獨立分散式真空卸污的技術(shù)應(yīng)用分析

從海拔2 780 m的格爾木站采用獨立分散式真空卸污技術(shù)試用情況來看，該技術(shù)基于高原地區(qū)特點，根據(jù)現(xiàn)場安裝條件(卸污單元數(shù)量、卸污管道長度、提升情況等)，以及系統(tǒng)和機組不同功能要求，優(yōu)化機組配置設(shè)計、組件選型，經(jīng)過優(yōu)化和提升后設(shè)備的性能和穩(wěn)定性得以保障，卸污效率提高、整體卸污時間明顯縮短。

4 結(jié)束語

針對我國高原站區(qū)真空卸污特點，研究開發(fā)獨立分散式真空卸污系統(tǒng)技術(shù)方案及高原獨立分散式真空卸污關(guān)鍵技術(shù)，從而構(gòu)建獨立分散式真空卸污技術(shù)體系，可以為解決目前鐵路高海拔站區(qū)真空卸污提供重要參考和依據(jù)，為鐵路應(yīng)用推廣奠定基礎(chǔ)。