旅客列车卫生间发展及展望.ppt

《旅客列车卫生间发展及展望.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《旅客列车卫生间发展及展望.ppt（32页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、旅客列车卫生间发 展 及 展 望,1、最早期的列车卫生间 1814年，英国人斯蒂芬孙发明火车，1825年，第一列客运列车在英国通车，在客运列车投入使用之后很长的一段时间内，列车上都没有设置卫生间，旅客只有等到列车到站停靠后，才能下车到车站卫生间上厕所，然后再重新登车；这种情况下，有时候旅客尚未方便完毕，列车就要出发了，时常造成漏人问题，或者是影响列车不能正点开行，使得列车运行秩序非常混乱。从19世纪七十年代后期起，开始逐步在旅客列上安装卫生间，最初的卫生间安装在车厢的中部，且其使用时间与现在的直排式卫生间相反，即列车运行时卫生间关闭，列车到站停止后，首先将卫生间的排便管与车站上的污水池连接好，

2、然后才开放卫生间，,于是每当列车快要进站时，卫生间外面便排起了长长的队伍，这时虽然避免了漏人现象的发生，但是列车正点的运行还是难以得到保证。如上所述的最早期的旅客列车，因为社会发展阶段以及列车技术原因，仅仅在一些当时比较发达的城市间开行，旅程还比较短，以上两种旅客如厕的方式，是与当时的发展环境相适应的，基本上能满足旅客的需求；并且可以看出，这两种旅客如厕的方式，不会造成铁路沿线的污染，比后来一直沿用到现在的直排式列车卫生间更为卫生和环保。,2、沿用至今的直排式列车卫生间 从20世纪初期开始，随着社会的发展，人们社会交流越发的紧密，列车技术也在不断进步，通车里程在延伸，甚至延伸到一些人烟比较稀少

3、的地区，出于对旅行效率以及站点延长后旅客如厕的需要，以往旅客只能在站点上卫生间的情况已不能满足铁路运输整个大环境的需要，旅客需要在旅途中方便的如厕，而又不能影响到列车的运行以及站点的设置，这时就发展了直排式列车卫生间。2.1最初的直排式卫生间 最初的直排式卫生间与前面提到的在列车上设置的卫生间基本相同，主要的不同在于使用时间的规定，即列车运行过程中卫生间开放使用，到站后关闭，以避免旅客粪便污物污染车站；这种直排式卫生,用一根管子直接将旅客的粪便污物排放到路轨上，对铁路沿线造成了很大的污染，特别是列车运行时，排泄出来的粪便污水的飞溅非常严重，甚至直接影响到车上乘客的卫生和安全。2.2安装了导便筒

4、的直排式卫生间,鉴于最初的直排式卫生间粪便污水排放时飞溅现象非常严重，后来人们对此专门进行了研究，发明了一种导流装置，也就是现在列车直排式卫生间上广泛使用的导便筒，其结构如右图：,由图可以看出，导便筒巧妙的利用了列车运行时产生的相对水平气流，使水平气流从导便筒导流腔的侧面入口流入，在导流腔内，水平气流被转换成竖直气流，从导流腔的下部出口排出，此时如果导便筒内有污水正在排放，污水就会在气流的带动下竖直往下排放，大大减少了粪便污水的飞溅。为了减少粪便污水的飞溅，日本还曾将客车导便筒的导流腔下部加橡胶滴流管罩并将其加长伸至离轨面30mm处，以解决飞溅污染。,2.3加装排泄阀的直排式卫生间 加装排泄阀

5、的直排式卫生间是直排式卫生间和集便器式卫生间之间的一种过渡形式，随着列车运行速度的不断提高，对列车的密封性也提出了更高的要求，而敞开式的排便管路已不能满足这一要求，一方面，在列车快速运行时，敞开式的排便管路造成了列车内外部的较大幅度的气压波动，这种波动会造成乘客的不适感并且会使已污染气流上返，另一方面，快速运行的列车其行走部分产生的巨大噪音也容易通过敞开式的排便管路传到车厢内。1997年，我国铁路第一次大提速，新造25K客车上普遍装用了脚踏冲便机构卫生间，该机构主要包括脚踏阀、作用轴、连杆机构、翻板排泄阀等，使用时，用脚踩踏脚踏阀的踏板，水即开始冲洗便器，同时，踏板作用于下面作用轴，通过连杆机

6、构，打开翻板排泄阀，水将污物通过排泄阀冲洗掉，松开脚踏阀踏板后，翻板排泄阀,在重锤作用下关闭；这种卫生间对降低列车快速运行带来的车外噪音及抑制车厢内的气压波动起到了一定作用，但该机构密封效果并不是很好，并且冲洗水没有经过增压，冲洗时需要耗费很多的水，还经常冲洗不干净。1998年，我国铁路客车引进了国外的水封气动冲水便器美国Microphor便器，这种便器主要利用压缩空气通过气水联动阀控制排泄阀开闭，通过电动水泵给水加压，实现压力冲水，彻底解决了卫生间密封问题，对降低客车车厢噪音，改善卫生间内环境起到了很大作用；同期中国铁路还引进了美国TT便器，该便器不用电，为全气控系统，利用压缩空气给水加压，

7、并控制排泄阀的开闭，也取得了不错的效果。,2.4直排式卫生间存在的问题 装备直排卫生间的旅客列车在进站后，会锁闭卫生间门暂停卫生间的使用，这一点让乘客颇有怨言，特别是对于有些内急的乘客，感受更为直接和强烈。直排及飞溅的粪便污水对铁路设备造成严重的腐蚀，在直排式卫生间安装了导便筒后，虽然一定程度上抑制了粪便污水的飞溅，但并不能从根本上解决飞溅问题，特别是在旅客列车进入高速时代后，其飞溅的影响更为严重，转向架上、车体底架上都是飞溅重灾区，车厢的较高处也能受到飞溅的影响，只是用肉眼不易觉察，1997年，铁路有关部门在进行提速车试验时，在不同时速时往卫生间便器内倾倒不同色彩的仿真污物，随着速度的不断提

8、高，这些防真污物可以飞溅到玻璃窗上、窗,户上部、甚至飞溅到车顶上，在列车高速交会和通过隧道时，强大的气流能将粪便污水雾化，弥漫覆盖整个列车；路轨和列车设备在被粪便污水污染后，会加剧这些设备的腐蚀，降低其使用寿命，从而增大了铁路运输的成本及造成材料和设备的浪费。直排及飞溅的粪便污水能传播疾病，对铁路工作人员的身心健康造成严重伤害，尤其是对线路建设和维护人员造成人身污染更为直接；对车站及车辆段铁路工作人员的危害不是很直观，但潜在的危害也不容忽视；另外直排及飞溅的粪便污水还影响到铁路沿线的环境，甚至沿线居民的身心健康，特别是在有疫情发生时，危害尤其严重，会对疫情的发展起到推波助澜的作用。,3、密闭集

9、便式列车卫生间 随着社会的进步，人类物质生活和精神文明水平的提高，国家和地方对铁路环境保护要求的日趋严格，鉴于直排式卫生间存在的如上所述的问题，迫使国内外铁路逐渐减少、甚至淘汰客车的直排式卫生间，发展新型的符合环保要求的密闭集便式卫生间。3.1 国外密闭集便式卫生间的发展 国外密闭集便式卫生间的研究大致从五十年代开始，自上世纪60年代起各国先后试用过的密闭集便式卫生间类型有：粉碎式、电力杀菌式、车上焚烧式、循环式、生化处理式、压力水冲洗式、真空式等。现分别叙述如下：,3.1.1 粉碎式卫生间 日本铁路于1960年2月，在153系东海型电动车开始安装粉碎式污物处理装置，后来又在其它车上进行了小批

10、量推广。该处理装置的原理是将粪便临时集存，在将粪便粉碎成泥状的同时，投放化学药剂，使粪便消毒、脱臭，再在一定车速范围内向车外排放。它有一套电控系统，有电动粉碎刮板，有投放化学药剂消毒脱臭系统。所以机构较复杂，电动机和刮板往往发生故障，而且药剂中和不全时有臭味，消毒也不彻底，特别是因为飞溅问题，而引起电器系统绝缘不良，从而限制了它在车上的运用。3.1.2 电力杀菌式卫生间 美国铁路为了防止客车卫生间污染环境，于70年代曾使用过电力杀菌式卫生间，当列车速度小于40km/h时，粪便自动储存，而当车速超过这一限额时，粪便排向轨道。这种产品现已逐渐淘汰。,车上焚烧式 日本研制的尚处于试验阶段的这种污物处

11、理装置，采取了在车上焚烧污物的方式，该装置将卫生间排放的粪便污水首先积存于一个暂存箱内，污物（污水）积存到一定量时，被水位传感器检测到，使水泵自动启动，通过过滤器，将污物（污水）送入处理装置中的焚烧锅内，在这里被加热到200，水分变成水蒸汽，被送入热交换器内，并在这里被冷却。仍然伴有恶臭的冷却水被送入调整槽内；调整槽内的蒸馏水混入氧化促进剂后，被送入脱臭用氧化燃烧装置内。在这里进行有机物的氧化燃烧，并被分解成无臭无害的水和极少量的盐；去除有机物的蒸馏水，再被送入焚烧锅内，蒸发后被排入大气中。,焚烧锅内残留的固体物，在锅的温度上升到400后被完全焚烧成为白色灰烬。此灰烬的体积约为原污水的1。该装

12、置的缺点在于系统复杂，成本高，耗能高，维护困难，实用价值有待于进一步考验。循环式卫生间 此系统最早是由美国Monogram 公司为航空运输而开发的，在飞机上得到了广泛的应用。法国国铁高速列车(TGV)上有近千辆车也在用。另外还推广到了日本、韩国和台湾地区的铁路系统中。循环式卫生间大致又分为电动循环式和气动循环式两种。日本主要采用电动循环式卫生间，美国、法国等主要采用气动循环式卫生间。二者的不同之处在于冲洗液的增压方式不同，一个采用电泵，一个采用压缩空气。其工作原理是在其下方的集便箱内加入约1/3的清水，边收存排泄物边过滤箱内水，反复循环使用。所使用的药液为一种,蓝色药水，这种药液一是为了除臭，

13、二是为了防止粪便分解。它是靠重力将污物输送到污物箱，然后分离固体污物。液体污物需与药液混合过滤后再用于下一次冲洗。循环式卫生间的优点是：用水用电量很小，重量较轻。由于冲洗用水循环使用，不需列车再供应水。其缺点是：不够经济。因为有药剂的消耗，提高了运营成本。不方便。需定期添加药剂，给工作增加麻烦。长期使用会有臭味。使用在污物箱中与排泄物混合在一起的水作为清洗水，难免在冲洗便器时使室内充满臭气。虽然为克服这种臭味，采取了多种措施，但均见效不大。对环境保护不利，增加排污后处理的难度。因污物中含有化学药剂，需建立污水再处理设备，增加了工程量、工程费及占地面积。因此这种循环式卫生间正处于逐渐被淘汰之列。

14、,3.1.5 生化处理式卫生间带生物作用处理箱的净水冲刷式卫生间 这种卫生间可以进行粪便污物的处理和消毒，卫生间排出的污物被导入一个由“巨杉树皮”或“红松树皮”组成的过滤床，固体滞留在过滤床上，由床下的微生物将粪便分解成水和二氧化碳。二氧化碳通过排风口排出。液体流经氯化区，杀菌消毒后从排水口排出。不可分解的污物滞留在过滤床上，再随时以机械方法消除。这种带有生物作用处理箱的净水冲刷卫生间，在法国、美国、日本试用过，但均未推广应用。3.1.5.2 生化式卫生间 生化式卫生间的工作原理是利用好气性微生物(细菌)的活动作用。在净化槽底部富有细菌生存的“活性污泥”，用强力风搅拌、,曝气，使之活性化，以分

15、解处理排泄物，达到净化的目的。污水无需再作处理就可以直接排放。约在6年前，日本在651系“超日立号”上曾做过装车试验。生化式卫生间的优点是：直接在车上进行污物处理，使其分解为可以直接排放的污水；排污时间间隔较长，提高了车辆的使用效率，减少了粪便中细菌的扩散。其缺点是：微生物对工作环境的温度要求比较严格，耗电量大，能源损耗也大。3.1.5.3 生化循环式卫生间这种装置是利用微生物对污物的分解作用和高分子凝聚剂的沉淀作用，同时对污物进行净化和固、液分离，达到净化的水质再循环利用。根据装置的容积，一般35天内排放一次经净化达到标准的污液。,生化循环式卫生间的优点是：此系统为循环式与生化式的再接合，节

16、水，污物箱不需要每天排空，车辆的使用效率提高；在车上对污物进行处理，减少了车下对站场的改造工作量。缺点是：微生物为好气性的微生物，所以系统中必须保有固定的温度，固定的空气流动，否则微生物有死亡的危险。压力水冲洗式卫生间 这种卫生间通过巧妙的设计马桶内壁，达到使用较少的压力水将便池冲洗干净的目的，通常情况下使用的水量为0.53升水左右。便器与污物箱之间通过翻板或球阀打开，污物排放到污物箱。翻板或球阀的开闭基本是由压缩空气控制。,3.1.7 真空式集便装置卫生间 真空集便装置于1979年由Joel Liliendal最先发明，在飞机、火车、轮船以及建筑方面得到了广泛的应用。它的特点是冲洗使用的水少

17、，污物箱的安装位置较随意。真空集便装置不仅在既有线旅客列车上采用，而且在不少高速列车上发挥作用。美国、日本、瑞典、丹麦、韩国以及德国ICE、法国的TGV高速列车均采用真空密闭式卫生间。真空式集便装置的代表产品主要是瑞典EVAC公司的2000P型气控真空保持式集便器、2000E型电控间歇真空式和美国Monogram公司的电控真空推拉式集便器。这两家公司的产品在国际上使用比较广泛，在各自类型的便器上技术上皆处于领先水平。另外丹麦SEMCO公司的隔膜泵真空式集便器也具有一定的推广价值，该产品1991年推出，至今已大规模装车，如德国的ICE高速列车就装用了,一定数量的该产品。产生真空的方式主要有两种，

18、一种用真空泵，一种用喷射器。这两种方式都能使系统中产生足够的真空度。通常，按照动作方式不同，真空集便装置又分为3种：(1)真空保持式：即从便器的排泄阀到污物箱，一直保持有足够的真空度(-35kPa-45kPa)，当冲洗按钮按下时，污物直接从排泄阀吸入污物箱。(2)间歇真空式:即工作时污物箱的真空是间歇式的，每次冲洗前在污物箱中产生真空(-18kPa-30kPa)。当冲洗按钮按下时，污物直接从排泄阀吸入污物箱。(3)正压推拉式：即在便器的排泄阀和污物箱之间有一个中间箱，真空只产生于中间箱，当污物抽入中间箱后，负压变为正压，污物被压入污物箱。,3.2 国内密闭集便式卫生间的发展 上个世纪60年代末

19、，我国即开始了密闭集便式卫生间的研制工作，但由于种种原因，没有取得成功，项目于70年代下马；从上个世纪80年代起，国内专运处的高档公务车上开始装备完全进口的真空集便器系统，并取得了不错的效果。上个世纪90年代末，中国铁路客车开始大规模提速，直排式卫生间的飞溅问题益发凸显，有鉴于此，铁道部在建立绿色铁路运输通道的“十五”环境保护计划和2010年远景目标以及中国铁路主要技术政策中，要求铁路环保管理实施由固定污染源向流动污染源转移，对旅客列车垃圾进行有效治理，尤其是对旅客粪便进行密闭式收集，以密闭式卫生间代替现用直排式卫生间。1997年7月份，原中车公司提出了实施集便器项目的设想;要求济南机车车辆厂

20、提出具体意见。铁道部对此非常重视。经深入,调研，铁道部最终确定选用瑞典EVAC公司的真空式集便器和韩国昌园环境株式会社的自动开闭式集便器。这是因为，受容积所限，在列车底部至多可以悬挂4001000升的污物箱，不能采用普通的冲水方式，应采用水增压措施帮助冲洗。目前瑞典与欧洲广泛采用的真空集便技术，每次冲洗耗水量不超过0.5升，韩国的自动开闭式技术，每次冲洗自动耗水量约0.7升左右。2000年12月，铁道部决定投资3500万元，实施“济南机车车辆厂旅客列车集便装置制造技改项目”，并决定在济南至北京间进行旅客列车密闭式卫生间及地面接收和处理设施应用示范工程。济南铁路局于2001年8月委托铁道部第三勘

21、察设计院进行了可行性研究。济南机车车辆厂于2001年年底前完成了引进技术的消化吸收工作，集便器生产基地达到了年产2000套的能力，基本达到铁道部提出的建成我国旅客列车集便系统开发生产基地的目标。,2003年，全国人大环境与资源保护委员会向全国人大常委会提交了一份报告，指出我国铁路客车普遍采用开放式直排卫生间对环境造成的污染问题不容忽视，必须采取果断措施，切断污染源，防止由此造成的疾病传播，保护铁路沿线的环境卫生，保护旅客和铁路沿线人民的身体健康。这个报告引起了铁路部门的高度重视，并下决心解决铁路客车的污染问题。2004年，中国铁路开始在客车上批量装备密闭式卫生间，这一时期的密闭式集便器系统主要

22、有山东华腾公司的BP-0型真空保持式集便器系统和美国MONOGRAM公司的真空保持式集便器系统，这两种集便器系统具有基本相同的工作原理，都是在污物箱内始终保持真空，按下冲洗按钮后，水增压装置开始对便器进行冲洗，然后排泄阀打开，粪便污水在污物箱内真空的抽吸作用下被排放到污物箱内存储。,2005年，山东华腾公司与四方-庞巴迪公司签订合同，负责为其生产的青藏车设计制作集便器系统，针对青藏高原海拔高，空气稀薄，集便器系统抽真空时耗气量大，车上压缩空气供应量不足的问题，华腾公司创造性地提出了负压推拉式的工作原理，具体实施是将污物箱隔离开为一大一小两个箱体，正常工作状态下，系统只在小箱体内产生真空，从便器

23、传送过来的粪便污水先暂时存储在小箱体内，小箱体内满后，再在大箱体内产生真空，将小箱体内的粪便污水抽吸到大箱体箱内。从2006年开始，中国铁路开始进入高速时代，时速200Km动车组得到了快速的发展，这一时期的动车组以及后来时速300Km高速车均采用了瑞典EVAC公司生产的正压推拉式真空集便器系统，即在便器和污物箱之间设置一个中间箱，正常工作状态下，系统只在中间箱内产生真空，按下冲洗按钮后，便器与中间箱之间的排,泄阀打开，便器内的粪便污水先被抽吸到中间箱内，冲洗结束后，便器与中间箱之间的排泄阀关闭，中间箱与污物箱之间的排泄阀打开，然后往中间箱内通入正压，中间箱内的粪便污水在正压作用下被传送到污物箱

24、中。2008年，由于高速列车的快速发展，铁道部资金紧张，在新造25型普通客车时，决定在普通客车上不再装备集便器系统。2011年，铁路发展计划因为种种原因重新进行了调整，高速列车发展速度放缓，铁路部恢复了在普通客车上装备集便器系统；2011年下半年，又计划对1997年以来生产的未安装密闭式集便器系统的25型客车进行加装集便器系统改造，经过统计，需要改造的客车总量大约为1万6千辆，计划10年改造完成，改造完成后，中国铁路客车将彻底告别随地大小便的时代，以崭新的面貌为旅客提供更人性化的服务。,4、旅客列车卫生间未来发展展望 通过对以上卫生间以及卫生间房体材料、卫生间附属设施发展的了解和分析，谈一下未

25、来旅客列车卫生间的发展方向。个人认为，未来旅客列车卫生间具有如下的发展方向和趋势：(1)更高的可靠性和可维护性这是对任何一种产品的最基本的要求，那就是故障率低，维护和维修方便，能随时保证其功能的发挥。(2)更卫生环保 无论是粪便污水的收集方式及收集系统设备的设计制造，还是卫生间房体材料及卫生间附属设施的选择，都会更加关注环保的要求，不易回收利用及不易降解或会产生有毒物质的材料会逐步被淘汰；设备的人机界面及外露部分应更易于清理且不容易粘上污物。,(3)最大化的节约资源及设备轻量化，主要包括水、电和制造材料等几方面资源的节约。(4)更人性化 设计者会持续跟踪了解旅客列车乘客的需求，从功能更完善、环

26、境更舒适、满足各类使用人群要求等几方面持续进行卫生间的人性化设施及人机界面改进。(5)高度的自动化、傻瓜化 随着电子技术及自动控制技术的发展，使得旅客列车卫生间的高度自动化控制成为可能，包括卫生间门自动感应开、闭，旅客大小便自动检测、自动冲洗、甚至旅客个人卫生自动整理都会成为可能，到时旅客不需要执行任何操作，即可完成如厕过程。,(6)标准化、模块化标准化、模块化能适应大批量生产和安装、维护维修的要求，使产品成本更低，互换性更好，拆装更方便。(7)发展收集、处理一体化卫生间 现在广泛使用的真空集便式旅客列车卫生间，还仅仅是对粪便污水进行收集，收集的污水最终还要送到污水处理厂进行处理，这样一方面对污物箱会有容积的要求，另外还要增加卸污及污物输送等中间要求，除了耗费人力物力之外，有时还会造成二次污染；因此发展收集、处理一体化卫生间是一个趋势，最好的处理方式是模拟粪便污水在自然界中自然分解的的方式，将其分解为无害的气体和水，其实这就是生物处理的方式，之前虽然也发展了一些生物处理方式，但都因为技术还不成熟、环境适应性差，或设备太大、,成本太高等因素，始终没有得到大规模的成功应用，但我认为，生物处理的方式是一个趋势，随着技术的发展，最终解决粪便污水的分解处理也仅仅是个时间问题。,谢 谢,