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1、客车车载真空厕所研究设计2001 年交通部在办公厅文件 400km 以上线路上营运的客车必须是具备卫生间的高级客车“。由于公路长途客运距离长、中途停靠时间短，因此客车增设车载厕所极为必要。在现代客车上，车载厕所的选择要受到车辆空间体积、运行速度和环境等因素的影响。同时，在国家环境保护、卫生治理和健康等相关法规的制约下，客车厕所的设计必须考虑多方面的因素。如同水、气、声和渣等环境污染一样，客车厕所在长途客运上也存在同样的污染问题，直排的粪便对大气、水源环境、路面和土质都会造成污染。采取长途客车安装车载厕所的措施，业股份有限公司萍乡客车制造厂的产品中得到广泛应用。4 应用底盘集中润滑系统的优点和价
2、值在高速客运和城市客运以其快捷便利被民众接受的同时，车主们如何能够使拥有的车辆发挥最大的经济效益和最低的维护费用呢，据国外权威资料报道，一辆安装了底盘自动润滑系统的车辆和一辆老式黄油嘴注油润滑的车辆相比，前者的每次维护里程数可比后者延长 4.5 万 km，底盘大修延期 24 个周期，总寿命延长 4.5 倍，这表明安装了尽快改变多年来客车厕所污物直排或间接直排给环境带来的影响已势在必行。因此，客车车载厕所系统的研究和开发具有很高的社会意义、经济意义和环保意义。1 国内外客用汽车车载厕所的发展及现状 1.1 国外车载厕所的发展为避免客车排便对公路环境的污染，世界各国都积极研制和发展新型的车载厕所，
3、以替代传统的直通式厕所。美国研制客车集便装置的时间较早，形式较多，主要有：化学式、焚烧式、生物处理式、过滤消毒式、电极杀菌消毒排出式和化学处理循环式。日本于 1960 年开始研制适用于旅客列车的储留式厕所，并逐步在汽车底盘自动润滑系统的车辆出车率大大提高，底盘单车年维护费用平均每辆节约 0.3 万元左右，一辆安装底盘集中润滑系统车辆的费用，可以在其节约维护费用 1.5 年的时间里收回，这还不包括出车率提高带来的经济收益和安全可靠性的提高带来不可估量的社会效益。手工注油一般规定 3 个月至半年一次，在这期间磨损下来的铁屑等一直在摩擦副内，这种铁屑的存在又加剧了磨损，并引起恶性循环。况且手工分散注
4、油是人为操作，在注油时注油点遗漏和疏忽是经常出现的，其润滑点暴露在空气列车上安装。由于储留式厕所冲水量大、储污量大和清洗频繁，影响车辆使用率，1969 年后逐步改装成循环式厕所。德国客车密封式厕所的主要形式有：压力水冲洗式、循环水冲洗式以及真空式厕所，其中真空式又分为真空吸出式和集便箱有生物作用的真空式两种。目前各国车载厕所形式多样，方式新颖，而且很多厕所在其他交通领域都得到了广泛的应用，包括铁路、航空和航海等。但这些厕所也存在使用不便或者限制使用、成本过高和粪便回收处理困难等诸多问题。1.2 我国车载厕所现状目前国际上比较先进的客车车载厕所至今在我国没有得到开发和中，在油嘴周围沾满了泥沙、灰
5、尘，这样或多或少地可能在加油时将泥沙也随着油的注入进入摩擦副，引起摩擦副的早期磨损，缩短了零件的使用寿命。而底盘集中润滑系统则是一个完全封闭的组合，它的定时定量和清洁性使摩擦副油膜不断地被新的洁净油膜取代，降低了摩擦及磨损，从而决定了零件的耐用度，保证了整车性能的提高。总之，使用底盘集中润滑系统带来的经济收效是十分明显的，它的一次性投入可以在很短的时期内由车辆维护保养所节约的费用中收回。零部件客车真空厕所系统工作原理图均利用该压力水，一方面保证了冲厕时必须的压力，可以完全干净冲厕另一方面可以节约洗手水量，达到节水的目的。2.2 技术指标）集便箱内真空度保持在）冲洗厕所每次耗水量受 1100Hz
6、 的各向振动。国家排放标准，85dB.承受一定的冲击。2.3 技术关键及解决方案 2.3.1 集便箱内真空度的保持利用真空抽吸粪便，集便箱内的真空度大小是关键因素。真空度太小，污物上下作用的大气压力不够，可能会形成抽吸无力，时间延长，甚至在工作时间内抽吸不能完成，使残余污物留在便器内。真空度太大，污物上下作用的大气压力较大，会形成抽吸过快，粪便污水混合污物快速流经管道时，形成较大的噪声和振动。同时，在工作时间内，抽吸过快完成，大量空气也随即进入集便箱，会降低箱内真空度，可能导致下一次抽吸无法完成。实验表明，集便箱内真空度维效果比较好，能够在 3s 内顺利完成一次抽吸。因此在设计中，利用真空电结
7、点压力表控制箱内真空度，当真空泵开始工作时，真空压力表测定集便箱内真空度到0.05MPa 时，切断真空泵电源，停止抽吸。如果箱内真空度在使用后低于 0.03MPa，真空压力表将接通真空泵电机，真空泵再次起动，形成工作循环，保证箱内真空度值的稳定。应用。我国绝大多数长途客车采用的直排或间接直排式厕所。而很多长途客车甚至没有厕所，旅客只能在途中停靠点或者车站上厕所。间接直排厕所是在车载厕所下安装集便装置，运行过程中将粪便冲入集便箱内，汽车到检修站后再将污物排入检修站排污系统。集中式排放虽简单，但也存在诸多不利。长途客车上空间少，厕所狭窄，所携带的集便器和清水箱体积有限，因此限制了厕所的使用，如很多
8、客车就禁止在途中大便。并且国内车载厕所多用重力冲水方式，技术比较落后，浪费水严重，加上客车上储水量有限，厕所使用更加不便。2 客车车载真空厕所经过大量调研后，我们设计出长途客车真空厕所系统。该系统利用真空负压抽吸粪便污物，通过输送管道连接到便器出口，将粪便吸进集便箱。由于它用负压抽吸取代了传统的重力水冲，水主要起润滑管壁作用，从而大大减少了用水量，同时把粪便收集起来，利于集中处理。由于用水少，增加了清水的利用率，粪便靠负压抽吸，不容易堵塞管道，臭气不会泄漏，对外界环境没有影响。整套系统密封严格，卫生安全。2.1 工作原理系统工作原理图见。系统工作过程汽车行驶以后，真空泵起动，通过管道将集便箱内
9、抽成真空，真空值由真空压力表显示。使用者冲厕时，按动冲厕开关，控制电路起动电磁水阀，打开便器冲水系统，冲水 35s 后停止。然后，控制电路起动电磁气动阀，打开便器出口闸门，闸门阀开启后，即与集便箱接通，在箱内真空负压作用下，便器内粪便污物被抽吸至箱内，抽吸过程约 12s，抽吸完成后，闸门阀立刻关上，以免真空泄漏。从而完成一次工作循环。整个冲洗过程控制在 5s 左右。当使用者需要洗手时，触动洗手开关，控制电路将起动另一电磁水阀，水龙头出水，出水时间由电磁继电器控制，约 5s 后停止出水，洗手工作循环完成。系统清水箱接汽车上的高压气源，利用高压气给水增压，代替了水泵，采用调压阀控制压力来控制出水量
10、。便器冲洗用水与洗手用水 2.3.2 集便箱内真空度的消耗频繁抽吸粪便致使集便箱内真空消耗较大，从而需要反复起动真空泵以维持合适的真空度。真空泵频繁工作，一方面会造成电能的浪费，另一方面可能会损坏电机导致整个系统无法工作。解决方案是增加负压储能罐，可以另外设置储能罐与集便箱串连。真空泵每次都将集便箱与储能罐同时抽吸至工作真空度，每抽吸一次所消耗的负压即可由储能罐来补充，从而维持整个系统压力的稳定。由于真空厕所的优势体现在节水上，故冲厕水量的控制尤为关键。与传统重力冲水相比，真空厕所每次冲洗不超过 0.8L，是重力冲水的设计利用汽车上的高压气对清水加压，代替传统水泵，不仅减少了电能消耗，也降低了
11、成本。实验证实（见表 1） ，清水箱上达到 23 个大气压时，冲水效果较好。2 个大气压下，冲洗 3s，蹲式厕所耗的水量 0.7L，大气压损耗约 0.02MPa；3 个大气压下，冲洗5s，蹲式厕所耗水量为 0.68L，大气压损耗约为 0.022MPa；因此压力冲水能够完全满足冲厕要求。同时冲水压力也不能过大，当所加压力气源压力太大，表 1 冲洗时间、耗水量与耗损冲洗次数冲洗次数冲洗时间/s 耗水量/L 耗损大气压值/MPa130.700.020230.680.022330.630.018430.750.025550.800.030 注：清水压力为 3 个大气压不仅耗气量大，一次冲洗水量较大，也
12、会因为压力过大，使得冲厕水和污物飞溅到使用者身上。因此，必须正确选择和调整合适的气源与压力，保证系统良好工作。2.3.4 较少噪音污染常压大气进入负压管道时，速度较快，会形成很大的弯曲振动，辐射强烈的结构噪音，有时排气噪声在 80dB以上。根据国家噪声排放标准，高于 85dB 的噪声就必须采取降噪措施，并且长途客车在行驶时，相对安静和稳定，过大的噪声也会给乘客带来影响。为了减少噪声污染，采取在真空管道外部敷贴复合阻尼材料隔音，降低结构振动和噪声，在有高压气出口处附加消声器，达到降噪目的。2.3.5 电气部件的抗振能力与隔振汽车行驶的振动会引起电气元件的动态变形和动态引力，这些变形会引起元器件机
13、械结构的疲劳和破坏，缩短零件使用寿命；甚至造成失灵。因此，所用电气部件必须进行抗振能力的测试和进行隔振处理，以保证它们的正常工作。3 结束语长途客车车载真空厕所整体设计将与市场结合，壳体采用注塑制造，安装抽水马桶、垃圾桶、换气扇、除臭器、洗手池、面镜、干手器和照明系统等，布局合理，空间可得以充分利用。能够适应国内长途客车厕所全部要求，并且全部产品可以实现国产化，成本较低，易于维护。车载真空厕所符合现环境保护的概念，适应广泛，不仅能够在长途汽车上使用，也可以安装在列车、轮船和飞机等交通工具上。目前，该系统已完成安装、调试，并达到预期技术要求。我们争取尽快完善、改进，为改变我国客车营运现状，为乘客创造良好舒适乘车环境。撄址尸明即日起，建设部科技委城市车辆专家委员会、中国城市公共交通协会科学技术分会、 城市车辆杂志社迁至新地点办公，变更如下：建设部科技委城市车辆专家委员会地址：北京市车公庄西路甲 19 号华通大厦 A 座 839 室邮编：100044 中国城市公共交通协会科学技术分会地址：北京市车公庄西路甲 19 号68414610城市车辆杂志社地址：北京市车公庄西路甲 19 号华通大厦 A 座 831 室邮编：100044
