CN104590300B - 一种铁路车辆卫生间灰水回用系统 - Google Patents
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Abstract
一种铁路车辆卫生间灰水回用系统，属于铁路车辆给排水卫生設备技术领域。其主要由控制模块、压力灰水单元、便盆、排污阀、喷射器、人机界面装置等组成。利用车辆上提供的压缩空气、电源、水源等，实现车辆卫生间在运营过程中洗手台灰水收集并回用冲洗便盆，完成灰水的中转收集、灰水回用冲洗和集中收集到污物箱内，达到车辆灰水和污水的零排放，大幅降低铁路车辆对线路周边环境的影响，有效解决了铁路车辆在低温环境下运行时灰水排放雾化结冰的问题。此灰水回用系统可以满足最高运营速度380Km/h旅客列车的各项性能要求。此灰水回用系统结构牢固可靠，内部布置合理紧凑，并具有自清洁功能，节能环保，完全满足各种铁路车辆运行使用的要求。
Description
技术领域
一种铁路车辆卫生间灰水回用系统，用于各种铁路车辆，属于铁路车辆给排水卫生设备技术领域。
背景技术
本铁路车辆卫生间灰水回用系统适用于中国各种铁路车辆卫生间产品和项目。
现有的铁路车辆卫生间在运营过程中洗手台灰水不进行收集回用，用清水冲洗便盆，将灰水和污水排放于线路沿线，这样一则不利于节约用水，二则对线路周边环境的影响很大，若铁路车辆在低温环境下运行时灰水排放还会有雾化结冰的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种满足中国各种铁路车辆使用的卫生系统，适用于各种速度的铁路车辆，同时也满足时速380Km/h高速动车组卫生间的使用，并提供对此系统的状态监控和状态反馈。
本发明的技术方案：一种铁路车辆卫生间灰水回用系统，卫生间灰水回用系统由便盆13、气动板14、排污阀15、电控模块16、压力灰水单元17、人机界面装置8、控制板9、喷射器10组成；所有部件通过紧固件连接，水、气、电由管路和线缆进行连接；
便盆13通过螺栓连接在便器安装支架4上，气动板14通过螺栓连接在便器支架3(不局限于便器支架)上，排污阀15通过管路和卡箍连接在便盆13的排污口、电控模块16通过螺栓连接在便器系统7内部或便器支架3(不局限于便器支架)上，压力灰水单元17通过螺栓连接在便器系统7内部或便器支架3(不局限于便器支架)上，人机界面装置8通过螺栓连接在控制板9上或镜子门支架2(不局限于镜子门支架)上，控制板9通过螺栓连接在镜子门支架2(不局限于镜子门支架)上，喷射器10通过螺栓连接在便器支架3(不局限于便器支架)上，这些部件通过相应的水、电、气路连接，形成整个卫生间灰水回用集系统；
所述的便盆13：主体使用不锈钢材质；
所述的气动板14：由压缩空气过滤器和压力调节装置组成，用于给系统提供压缩空气；
所述的排污阀15：主体使用不锈钢材质，由法兰、外壳和橡胶管路组成；
所述的电控模块16采用集成电路设计，通过连接器实现电器元件的连接，控制模块配有PCB板、DC转换器和PLC逻辑控制器；
所述的压力灰水单元17：主体采用不锈钢材质，上面设置高低液位传感器21、内部设有过滤器22、一侧设置灰水入口20、另一侧设置清水入口23，同时设置了便盆冲洗喷嘴24、压缩空气入口18和溢流口19；通过电路、气路连接实现灰水的收集、中转及排污。（详见图8）
所述的人机界面装置8：主体使用塑料外壳，由按钮、外壳、电路板和液晶显示屏等组成。液晶屏通过显示两位十进制数字代码和文字的形式指示系统的状态，如“00”表示系统正常，故障代码描述见附表1。
所述的控制板9：采用集成电路设计，通过连接器实现电器元件的连接。控制模块配有PCB板、PLC逻辑控制器等。
所述的喷射器10：主体使用不锈钢材质，由管路、外壳和电磁阀等组成。
卫生间灰水回用系统的工作原理（应用方法）主要步骤如下：
1、车辆刚开始运行时无灰水状态下，系统直接使用清水箱内的清水注入压力灰水单元，使压力灰水单元内的水足够一次冲洗循环，一旦系统触发冲洗循环，系统将使用清水冲洗便盆；
2、当压力灰水单元收集到足够的灰水后，将处于待命状态，如系统触发冲洗循环，系统将使用灰水冲洗便盆；
3、如果系统收集到灰水，但是这些灰水未达到压力灰水单元液位，系统将会用清水箱内的清水进行补充，使压力灰水单元内的液位达到工作液位并进入待命状态；
4、如果系统收集到的灰水超过了压力灰水单元能够容纳的量，系统将执行自动排空，将多余的灰水排入到污水箱内；
5、当压力灰水单元执行满预设的冲洗循环次数后，系统将自动执行自洁程序，利用压缩空气对压力灰水单元进行清洗，清洗完成后将进入待命状态。
卫生间灰水回用系统通过收集洗手盆内的灰水（洗手水），经过压力灰水单元处理后用于便盆冲洗，主要是通过对清水的重复利用，来达到节水的功能。
所有部件之间通过水、电、气管路进行连接。水路使用橡胶软管通过卡箍紧固进行连接，电路通过线缆使用连接器进行连接，气路使用快插接口进行连接。通过系统程序和各传感器信号的反馈，形成功能循环（通过灰水管路的设置，最大可能的收集洗手盆内的灰水，一旦灰水量过多，超过了灰水管路和压力灰水单元能够承受的量，灰水系统将执行自动排空，将多余的灰水直接排入污水箱内）。在卫生间灰水回用系统设有人机界面装置（安装位置详见图2），运行中一旦出现故障，系统能以代码的形式报警，便于维修和排除故障；同时卫生间灰水回用系统的各种故障信息（客户定义的故障）将被传输到预留的外部接口，让车内工作人员了解卫生间灰水回用系统的工作状态。
本发明的有益效果：针对铁路车辆运行的要求，实现车辆卫生间在运营过程中洗手台灰水收集并回用冲洗便盆，最终将污水收集到污物箱内，达到车辆灰水和污水的零排放，大幅降低铁路车辆对线路周边环境的影响，有效解决了铁路车辆在低温环境下运行时灰水排放雾化结冰的问题。铁路车辆卫生间灰水回用系统属于给排水卫生设备，通过系统对车上提供的水、电、气的控制，完成灰水中转、收集和集中排污的过程。同时也能通过信号交互，实现对系统工作状态的监控。
附图说明
图1 铁路车辆卫生间结构参考示意图，1、卫生间，2、镜子门支架，3、便器支架，4、便器安装支架。
图2灰水回用系统原理图，5、清水箱，6、洗手池，7、便器系统，8、人机界面装置，9、控制板，10、喷射器，11、污水箱，12、排污口。清水箱5安装于列车车体内部，与卫生间靠近，用于卫生间供水；污水箱11安装于列车车体下部，用于卫生间排污。
图3 座式便器系统的灰水回用系统右视图。13、便盆，14、气动板，15、排污阀，16、电控模块。
图4 座式便器系统的灰水回用系统左视图。17、压力灰水单元。
图5 蹲式便器系统的灰水回用系统组成。13、便盆，14、气动板，15、排污阀，16、电控模块，17、压力灰水单元。
图6 控制板及人机界面装置示意图。8、人机界面装置，9、控制板。
图7 喷射器10示意图。
图8 压力灰水单元17示意图：18、压缩空气入口，19、溢流口，20、灰水入口，21、高低液位传感器，22、（压力灰水单元内部设有）过滤器，23、清水入口，24、便盆冲洗喷嘴。
具体实施方式
实施例1
一种铁路车辆卫生间灰水回用系统，卫生间灰水回用系统由便盆13、气动板14、排污阀15、电控模块16、压力灰水单元17、人机界面装置8、控制板9、喷射器10组成；所有部件通过紧固件连接，水、气、电由管路和线缆进行连接；
便盆13通过螺栓连接在便器安装支架4上，气动板14通过螺栓连接在便器支架3(不局限于便器支架)上，排污阀15通过管路和卡箍连接在便盆13的排污口，电控模块16通过螺栓连接在便器系统7内部或便器支架3(不局限于便器支架)上，压力灰水单元17通过螺栓连接在便器系统7内部或便器支架3(不局限于便器支架)上，人机界面装置8通过螺栓连接在控制板9上或镜子门支架2(不局限于镜子门支架)上，控制板9通过螺栓连接在镜子门支架2(不局限于镜子门支架)上，喷射器10通过螺栓连接在便器支架3(不局限于便器支架)上，这些部件通过相应的水、电、气路连接，形成整个卫生间灰水回用集系统。
所述的便盆13：主体使用不锈钢材质。
所述的气动板14：由压缩空气过滤器和压力调节装置组成，用于给系统提供压缩空气。
所述的排污阀15：主体使用不锈钢材质，由法兰、外壳和橡胶管路组成。
所述的电控模块16采用集成电路设计，通过连接器实现电器元件的连接。控制模块配有PCB板、DC转换器和PLC逻辑控制器。
所述的压力灰水单元17：主体采用不锈钢材质，上面设置高低液位传感器21、内部设有过滤器22、一侧设置灰水入口20、另一侧设置清水入口23，同时设置了便盆冲洗喷嘴24、压缩空气入口18和溢流口19。通过电路、气路连接实现灰水的收集、中转及排污。（详见图8）
所述的人机界面装置8：主体使用塑料外壳，由按钮、外壳、电路板和液晶显示屏等组成。液晶屏通过显示两位十进制数字代码和文字的形式指示系统的状态，如“00”表示系统正常，故障代码描述见附表1。
表1：故障代码
所述的控制板9：采用集成电路设计，通过连接器实现电器元件的连接。控制模块配有PCB板、PLC逻辑控制器等。
所述的喷射器10：主体使用不锈钢材质，由管路、外壳和电磁阀等组成。
卫生间灰水回用系统通过收集洗手盆内的灰水（洗手水），经过压力灰水单元处理后用于便盆冲洗，主要是通过对清水的重复利用，来达到节水的功能。
所有部件之间通过水、电、气管路进行连接。水路使用橡胶软管通过卡箍紧固进行连接，电路通过线缆使用连接器进行连接，气路使用快插接口进行连接。通过系统程序和各传感器信号的反馈，形成功能循环（通过灰水管路的设置，最大可能的收集洗手盆内的灰水，一旦灰水量过多，超过了灰水管路和压力灰水单元能够承受的量，灰水系统将执行自动排空，将多余的灰水直接排入污物箱内）。在卫生间灰水回用系统设有人机界面装置，运行中一旦出现故障，系统能以代码的形式报警，便于维修和排除故障；同时卫生间灰水回用系统的各种故障信息（客户定义的故障）将被传输到预留的外部接口，让车内工作人员了解卫生间灰水回用系统的工作状态。
卫生间灰水回用系统的工作原理（应用方法）主要如下：1、车辆刚开始运行时无灰水状态下，系统直接使用清水箱内的清水注入压力灰水单元，使压力灰水单元内的水足够一次冲洗循环，一旦系统出发冲洗循环，系统将使用清水冲洗便盆；2、当压力灰水单元收集到足够的灰水后，将处于待命状态，如系统触发冲洗循环，系统将使用灰水冲洗便盆；3、如果系统收集到灰水，但是这些灰水未达到压力灰水单元液位，系统将会用清水箱内的清水进行补充，使压力灰水单元内的液位达到工作液位并进入待命状态。4、如果系统收集到的灰水超过了能够容纳的量，系统将执行自动排空，将多余的灰水排入到污水箱内。5、当压力灰水单元执行满预设的冲洗循环次数后，系统将自动执行自洁程序，利用压缩空气对压力灰水单元进行清洗，清洗完成后将进入待命状态。
铁路车辆卫生间灰水回用系统的主要参数如表2所示。
表2
| 安装方式 | 安装在卫生间上 |
| 电压 | 24V DC |
| 电流 | 500 mA |
| 压缩空气压力 | 6±1 bar |
| 每次冲洗耗水量 | 0.4 L |
| 真空度 | -0.35 bar |
| 压缩空气消耗量 | ＜30 NL/每次 |
| 冲洗循环时间 | 10-15 秒 |
| 空气流量 | 250 NL/min |
Claims (2)
1.一种铁路车辆卫生间灰水回用系统，卫生间灰水回用系统由便盆（13）、排污阀（15）、压力灰水单元（17）组成；排污阀（15）通过管路连接在便盆（13）的排污口；压力灰水单元（17）：内部设有过滤器（22）、一侧设置灰水入口（20）、另一侧设置清水入口（23），同时设置了溢流口（19），实现灰水的收集、中转及排污；其特征在于、卫生间灰水回用系统还包括气动板（14）、电控模块（16）、人机界面装置（8）、控制板（9）、喷射器（10）组成；所有部件通过紧固件连接，水、气、电由管路和线缆进行连接；
便盆（13）通过螺栓连接在便器安装支架（4）上，气动板（14）通过螺栓连接在便器支架（3）上，电控模块（16）通过螺栓连接在便器系统（7）内部或便器支架（3）上，压力灰水单元（17）通过螺栓连接在便器系统（7）内部或便器支架（3）上，人机界面装置（8）通过螺栓连接在控制板（9）上或镜子门支架（2）上，控制板（9）通过螺栓连接在镜子门支架（2）上，喷射器（10）通过螺栓连接在便器支架（3）上，这些部件通过相应的水、电、气路连接，形成整个卫生间灰水回用系统；
所述的便盆（13）：主体使用不锈钢材质；
所述的气动板（14）：由压缩空气过滤器和压力调节装置组成，用于给系统提供压缩空气；
所述的排污阀（15）：主体使用不锈钢材质，由法兰、外壳和橡胶管路组成；
所述的电控模块（16）采用集成电路设计，通过连接器实现电器元件的连接，控制模块配有PCB板、DC转换器和PLC逻辑控制器；
所述的压力灰水单元（17）：主体采用不锈钢材质，上面设置高低液位传感器（21）、同时设置了便盆冲洗喷嘴（24）、压缩空气入口（18）；
所述的人机界面装置（8）：主体使用塑料外壳，由按钮、外壳、电路板和液晶显示屏组成，液晶屏通过显示两位十进制数字代码和文字的形式指示系统的状态；
所述的控制板（9）：采用集成电路设计，通过连接器实现电器元件的连接，控制板配有PCB板和PLC逻辑控制器；
所述的喷射器（10）：主体使用不锈钢材质，由管路、外壳和电磁阀组成。
2.权利要求1所述铁路车辆卫生间灰水回用系统的应用方法，其特征在于步骤为：
（1）车辆刚开始运行时无灰水状态下，系统直接使用清水箱内的清水注入压力灰水单元，使压力灰水单元内的水足够一次冲洗循环，一旦系统触发冲洗循环，系统使用清水冲洗便盆；
（2）当压力灰水单元收集到足够的灰水后，将处于待命状态，如系统触发冲洗循环，系统将使用灰水冲洗便盆；
（3）如果系统收集到灰水，但是这些灰水未达到压力灰水单元液位，系统将会用清水箱内的清水进行补充，使压力灰水单元内的液位达到工作液位并进入待命状态；
（4）如果系统收集到的灰水超过了压力灰水单元能够容纳的量，系统将执行自动排空，将多余的灰水排入到污水箱内；
（5）当压力灰水单元执行满预设的冲洗循环次数后，系统将自动执行自洁程序，利用压缩空气对压力灰水单元进行清洗，清洗完成后将进入待命状态。
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