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對旅客列車進行上水作業的給水站稱客車上水站[1-2],通常設在區段站、始發終到站及檢修、整備段、所.鐵路站點客車上水的基本任務是給運行客車在允許上水時間內,補充足量的清潔水,從而保證車上旅客及乘務人員途中生活所需用水.這是鐵路客運服務的基本內容之一,也是保證旅客旅行舒適度、提高服務質量的基本要求之一.現行的關于新建鐵路客車上水站點布設[1]的原則通常是依照《鐵路給水排水設計規范》[2]按距離確定的,新規范對上水站的間距進行了修訂,規定為“鐵路區段旅客列車設計速度小于200km/h時,旅客列車給水站間距離宜為250~400km;設計速度200km/h及以上時,旅客列車給水站間距離宜為300~700km”.該規定優點是上水站點布設間距范圍大,使用方便,但對研究區域內新建鐵路客車上水站點布設規劃,指導性不夠.本文作者主持完成了鐵道部重點科研課題《鐵路客車自動上水系統優化及標準化建設的研究》,對影響新建鐵路客車上水站、點布設的各種因素進行了大量的調研和分析,系統研究了列車途中用水供需平衡模式,從而提出各種建設標準的新建鐵路上水站點布設原則及建議.

1影響新建鐵路上水站點布設因素新建鐵路客車上水站點布設的影響因素很多,如:新建鐵路的建設標準(鐵路等級、設計時速等)、行車組織、機車交路及技術作業布局、與既有車站關系、車站停車時分、車輛情況(如水箱容積、定員等)、連續行車時間、乘客情況(如滿員情況、用水定額、生活習慣等)等.而客車上水站點布設的基本要求是,及時給運行客車車上水箱上(補)滿水,保證旅客及乘務人員途中生活所需,這種供需關系即為列車用水供需平衡模式,車站總上水量應大于等于途中需水量,途中需水量決定車站總上水量.故影響新建鐵路客車上水站點布設的主要因素是途中需水量,其次是車站總上水量.

1•1列車途中需水量途中需水量主要指列車運行途中乘客及乘務人員生活飲用、盥洗(無淋浴)、沖廁及車上衛生用水的總量,與乘客(含乘務人員)人數、用水定額、連續行車時間(與行車速度、行車距離存在線性關系,可互換算)有關.由于線路運行車輛各異(如始發站、終到站、跨線運行情況、車速等),途中需水量對不同車次各不相同,需根據新建鐵路建設標準、行車組織等情況,分段確定最大的途中需水量.可按下式簡化計算確定W1=nV1=nq1mT(1)式中:W1為運行區段內最大的途中需水量,L;n為列車最大編組輛數,輛/列;V1為每輛運行區段內最大的途中需水量,L(可簡化按定員最多的車輛計算);q1為旅客列車用水定額,L/(人•h);m為每輛車定員,人;T為連續乘車時間,h.在新建鐵路建設標準、行車組織、車輛選型等已確定的情況下,列車最大途中需水量主要取決于列車用水定額的確定.一般情況下,乘車時間越長,用水量越多;環境溫度越舒適,用水量越少;車上節水器具越完備,用水量越少.目前,國內外尚沒有列車用水定額標準,沈陽鐵路局科研所2009年至2010年對國內大量運營車輛的實際用水量調查統計,并通過建立數學模型,確立了列車用水量與乘客人數、乘車時間的函數關系,研究分析鐵路客車途中乘客用水定額標準平均為1•5~3•0L/(人•h).選用原則:短途(運行時間4h以內)取低限,長途及跨線列車(運行時間4h以上)取高限;新車型,車上節水器具完備,環境舒適度高取低限,否則,取高限.

1•2車站總上水量車站總上水量是指客車給水站向車上水箱注入的水量,與車站上水能力、車輛水箱容積、有效上水時間等因素有關.可按下式簡化計算確定W2=nV2=60nq2mt(2)式中:W2為車站總上水量,L;V2為車站向每輛車的注水量,L(在始發車站,要求每列車水箱均要注滿水,因而,注水量等于列車水箱容積);q2為給水栓上水秒流量,L/s(與車站地面上水設施的設計能力有關);t為有效上水時間,min.

2客車上水站布設的計算分析

2•1中、普速鐵路設計速度160km/h及以下的客貨共線鐵路,也稱“快速鐵路(160km/h)”、“中速鐵路(120~140km/h)”或“普速鐵路(80~120km/h)”.運輸組織模式通常是客貨共線或不同等級速度的客車共線運行.客車主要車型除25B和25G等外,還有大量的22型車.車站停車時間5~15min不等.每輛普通硬座車定員118人,水箱容積1000L、車上節水器具完備程度及環境舒適度一般.根據上述分析建立的列車用水供需平衡模式,客車上水站布設計算分析如下:列車在始發站有充足的時間和條件為列車水箱上滿水,注水量等于列車水箱容積,即V2=1000L,取用水定額標準q1=3•0L/(人•h),定員m=118人,水箱供水最大可滿足旅客用水時間T=V2/q1m=2•8h.如按線路最低運營速度100km/h,則客車上水站布設間距約為280km;如按線路最低運營速度120km/h,則客車上水站布設間距約為336km;如按線路最低運營速度140km/h,則客車上水站布設間距約為392km.與《鐵路給水排水設計規范》的規定基本一致.

2•2高速鐵路與客運專線設計速度200km/h及以上的鐵路稱“城際鐵路”、“客運專線”或“高速鐵路”.運輸組織模式同樣是不同速度等級的客車共線運行[3].主要參數:客運專線本線旅客列車主要車型為CRH(1\2\3\5)動車組,其短編組為8輛總定員600人,長編組為16輛總定員1200人,運行速度為250~350km/h,最低速度為200km/h;跨線旅客列車主要車型為25Z(準高速)和25K(快速),每列車編組為16~18輛,最大定員車輛為雙層硬臥148人/輛,運行速度為160~200km/h,最低速度為160km/h.動車組及25型車輛水箱容積均為1000L,車上節水器具的完備程度及車上環境舒適度最好.客車上水站布設按上述原則計算分析如下:列車在始發站注水量等于列車水箱容積,按短編組8輛計算,V2=1000L×8輛=8000L/輛;總定員m=600人,取用水定額標準q1=2•0L/(人•h),水箱供水最大可滿足旅客用水時間T=V2/q1m=6•6h.由于跨線客車跨線運行時間受限,可在跨線前的客車給水站進行補水作業,客車上水站布設可不考慮跨線運行客車;本線運行動車組如按最低運營速度200km/h,則客車上水站布設間距約為1300km,而《鐵路給水排水設計規范》的規定為給水站間距離宜為300~700km,顯然不合理.總之,對于高速鐵路,客車上水站布設僅需在列車始發站所在檢修整備基地(動車段、動車運用所)設置客車上水作業點,中途不需考慮補水作業,因為,始發站總上水量遠大于途中最大需水量.

3結語

對于中、普速鐵路客車上水站點的布設,應用列車途中用水供需平衡模式的理論計算成果與《鐵路給水排水設計規范》的規定基本一致;對于高速鐵路客車上水站點的布設規劃采用《鐵路給水排水設計規范》不夠合理,建議采用列車途中用水供需平衡模式,通過理論計算,按運行時間和運行距離結合的原則確定.