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對(duì)旅客列車進(jìn)行上水作業(yè)的給水站稱客車上水站[1-2],通常設(shè)在區(qū)段站、始發(fā)終到站及檢修、整備段、所.鐵路站點(diǎn)客車上水的基本任務(wù)是給運(yùn)行客車在允許上水時(shí)間內(nèi),補(bǔ)充足量的清潔水,從而保證車上旅客及乘務(wù)人員途中生活所需用水.這是鐵路客運(yùn)服務(wù)的基本內(nèi)容之一,也是保證旅客旅行舒適度、提高服務(wù)質(zhì)量的基本要求之一.現(xiàn)行的關(guān)于新建鐵路客車上水站點(diǎn)布設(shè)[1]的原則通常是依照《鐵路給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]按距離確定的,新規(guī)范對(duì)上水站的間距進(jìn)行了修訂,規(guī)定為“鐵路區(qū)段旅客列車設(shè)計(jì)速度小于200km/h時(shí),旅客列車給水站間距離宜為250~400km;設(shè)計(jì)速度200km/h及以上時(shí),旅客列車給水站間距離宜為300~700km”.該規(guī)定優(yōu)點(diǎn)是上水站點(diǎn)布設(shè)間距范圍大,使用方便,但對(duì)研究區(qū)域內(nèi)新建鐵路客車上水站點(diǎn)布設(shè)規(guī)劃,指導(dǎo)性不夠.本文作者主持完成了鐵道部重點(diǎn)科研課題《鐵路客車自動(dòng)上水系統(tǒng)優(yōu)化及標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的研究》,對(duì)影響新建鐵路客車上水站、點(diǎn)布設(shè)的各種因素進(jìn)行了大量的調(diào)研和分析,系統(tǒng)研究了列車途中用水供需平衡模式,從而提出各種建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的新建鐵路上水站點(diǎn)布設(shè)原則及建議.

1影響新建鐵路上水站點(diǎn)布設(shè)因素新建鐵路客車上水站點(diǎn)布設(shè)的影響因素很多,如:新建鐵路的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)(鐵路等級(jí)、設(shè)計(jì)時(shí)速等)、行車組織、機(jī)車交路及技術(shù)作業(yè)布局、與既有車站關(guān)系、車站停車時(shí)分、車輛情況(如水箱容積、定員等)、連續(xù)行車時(shí)間、乘客情況(如滿員情況、用水定額、生活習(xí)慣等)等.而客車上水站點(diǎn)布設(shè)的基本要求是,及時(shí)給運(yùn)行客車車上水箱上(補(bǔ))滿水,保證旅客及乘務(wù)人員途中生活所需,這種供需關(guān)系即為列車用水供需平衡模式,車站總上水量應(yīng)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(diǎn)布設(shè)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(yùn)行途中乘客及乘務(wù)人員生活飲用、盥洗(無淋浴)、沖廁及車上衛(wèi)生用水的總量,與乘客(含乘務(wù)人員)人數(shù)、用水定額、連續(xù)行車時(shí)間(與行車速度、行車距離存在線性關(guān)系,可互換算)有關(guān).由于線路運(yùn)行車輛各異(如始發(fā)站、終到站、跨線運(yùn)行情況、車速等),途中需水量對(duì)不同車次各不相同,需根據(jù)新建鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、行車組織等情況,分段確定最大的途中需水量.可按下式簡(jiǎn)化計(jì)算確定W1=nV1=nq1mT(1)式中:W1為運(yùn)行區(qū)段內(nèi)最大的途中需水量,L;n為列車最大編組輛數(shù),輛/列;V1為每輛運(yùn)行區(qū)段內(nèi)最大的途中需水量,L(可簡(jiǎn)化按定員最多的車輛計(jì)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(xù)乘車時(shí)間,h.在新建鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、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(shí)間越長(zhǎng),用水量越多;環(huán)境溫度越舒適,用水量越少;車上節(jié)水器具越完備,用水量越少.目前,國內(nèi)外尚沒有列車用水定額標(biāo)準(zhǔn),沈陽鐵路局科研所2009年至2010年對(duì)國內(nèi)大量運(yùn)營(yíng)車輛的實(shí)際用水量調(diào)查統(tǒng)計(jì),并通過建立數(shù)學(xué)模型,確立了列車用水量與乘客人數(shù)、乘車時(shí)間的函數(shù)關(guān)系,研究分析鐵路客車途中乘客用水定額標(biāo)準(zhǔn)平均為1•5~3•0L/(人•h).選用原則:短途(運(yùn)行時(shí)間4h以內(nèi))取低限,長(zhǎng)途及跨線列車(運(yùn)行時(shí)間4h以上)取高限;新車型,車上節(jié)水器具完備,環(huán)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(shí)間等因素有關(guān).可按下式簡(jiǎn)化計(jì)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(fā)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(shè)施的設(shè)計(jì)能力有關(guān));t為有效上水時(shí)間,min.

2客車上水站布設(shè)的計(jì)算分析

2•1中、普速鐵路設(shè)計(jì)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(yùn)輸組織模式通常是客貨共線或不同等級(jí)速度的客車共線運(yùn)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(shí)間5~15min不等.每輛普通硬座車定員118人,水箱容積1000L、車上節(jié)水器具完備程度及環(huán)境舒適度一般.根據(jù)上述分析建立的列車用水供需平衡模式,客車上水站布設(shè)計(jì)算分析如下:列車在始發(fā)站有充足的時(shí)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(biāo)準(zhǔn)q1=3•0L/(人•h),定員m=118人,水箱供水最大可滿足旅客用水時(shí)間T=V2/q1m=2•8h.如按線路最低運(yùn)營(yíng)速度100km/h,則客車上水站布設(shè)間距約為280km;如按線路最低運(yùn)營(yíng)速度120km/h,則客車上水站布設(shè)間距約為336km;如按線路最低運(yùn)營(yíng)速度140km/h,則客車上水站布設(shè)間距約為392km.與《鐵路給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定基本一致.

2•2高速鐵路與客運(yùn)專線設(shè)計(jì)速度200km/h及以上的鐵路稱“城際鐵路”、“客運(yùn)專線”或“高速鐵路”.運(yùn)輸組織模式同樣是不同速度等級(jí)的客車共線運(yùn)行[3].主要參數(shù):客運(yùn)專線本線旅客列車主要車型為CRH(1\2\3\5)動(dòng)車組,其短編組為8輛總定員600人,長(zhǎng)編組為16輛總定員1200人,運(yùn)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(zhǔn)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(yùn)行速度為160~200km/h,最低速度為160km/h.動(dòng)車組及25型車輛水箱容積均為1000L,車上節(jié)水器具的完備程度及車上環(huán)境舒適度最好.客車上水站布設(shè)按上述原則計(jì)算分析如下:列車在始發(fā)站注水量等于列車水箱容積,按短編組8輛計(jì)算,V2=1000L×8輛=8000L/輛;總定員m=600人,取用水定額標(biāo)準(zhǔn)q1=2•0L/(人•h),水箱供水最大可滿足旅客用水時(shí)間T=V2/q1m=6•6h.由于跨線客車跨線運(yùn)行時(shí)間受限,可在跨線前的客車給水站進(jìn)行補(bǔ)水作業(yè),客車上水站布設(shè)可不考慮跨線運(yùn)行客車;本線運(yùn)行動(dòng)車組如按最低運(yùn)營(yíng)速度200km/h,則客車上水站布設(shè)間距約為1300km,而《鐵路給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定為給水站間距離宜為300~700km,顯然不合理.總之,對(duì)于高速鐵路,客車上水站布設(shè)僅需在列車始發(fā)站所在檢修整備基地(動(dòng)車段、動(dòng)車運(yùn)用所)設(shè)置客車上水作業(yè)點(diǎn),中途不需考慮補(bǔ)水作業(yè),因?yàn)?始發(fā)站總上水量遠(yuǎn)大于途中最大需水量.

3結(jié)語

對(duì)于中、普速鐵路客車上水站點(diǎn)的布設(shè),應(yīng)用列車途中用水供需平衡模式的理論計(jì)算成果與《鐵路給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定基本一致;對(duì)于高速鐵路客車上水站點(diǎn)的布設(shè)規(guī)劃采用《鐵路給水排水設(shè)計(jì)規(guī)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(jì)算,按運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行距離結(jié)合的原則確定.