对旅客列车进行上水作业的给水站称客车上水站[1-2],通常设在区段站、始发终到站及检修、整备段、所.铁路站点客车上水的基本任务是给运行客车在允许上水时间内,补充足量的清洁水,从而保证车上旅客及乘务人员途中生活所需用水.这是铁路客运服务的基本内容之一,也是保证旅客旅行舒适度、提高服务质量的基本要求之一.现行的关于新建铁路客车上水站点布设[1]的原则通常是依照《铁路给水排水设计规范》[2]按距离确定的,新规范对上水站的间距进行了修订,规定为“铁路区段旅客列车设计速度小于200km/h时,旅客列车给水站间距离宜为250~400km;设计速度200km/h及以上时,旅客列车给水站间距离宜为300~700km”.该规定优点是上水站点布设间距范围大,使用方便,但对研究区域内新建铁路客车上水站点布设规划,指导性不够.本文作者主持完成了铁道部重点科研课题《铁路客车自动上水系统优化及标准化建设的研究》,对影响新建铁路客车上水站、点布设的各种因素进行了大量的调研和分析,系统研究了列车途中用水供需平衡模式,从而提出各种建设标准的新建铁路上水站点布设原则及建议.

1影响新建铁路上水站点布设因素新建铁路客车上水站点布设的影响因素很多,如:新建铁路的建设标准(铁路等级、设计时速等)、行车组织、机车交路及技术作业布局、与既有车站关系、车站停车时分、车辆情况(如水箱容积、定员等)、连续行车时间、乘客情况(如满员情况、用水定额、生活习惯等)等.而客车上水站点布设的基本要求是,及时给运行客车车上水箱上(补)满水,保证旅客及乘务人员途中生活所需,这种供需关系即为列车用水供需平衡模式,车站总上水量应大于等于途中需水量,途中需水量决定车站总上水量.故影响新建铁路客车上水站点布设的主要因素是途中需水量,其次是车站总上水量.

1•1列车途中需水量途中需水量主要指列车运行途中乘客及乘务人员生活饮用、盥洗(无淋浴)、冲厕及车上卫生用水的总量,与乘客(含乘务人员)人数、用水定额、连续行车时间(与行车速度、行车距离存在线性关系,可互换算)有关.由于线路运行车辆各异(如始发站、终到站、跨线运行情况、车速等),途中需水量对不同车次各不相同,需根据新建铁路建设标准、行车组织等情况,分段确定最大的途中需水量.可按下式简化计算确定W1=nV1=nq1mT(1)式中:W1为运行区段内最大的途中需水量,L;n为列车最大编组辆数,辆/列;V1为每辆运行区段内最大的途中需水量,L(可简化按定员最多的车辆计算);q1为旅客列车用水定额,L/(人•h);m为每辆车定员,人;T为连续乘车时间,h.在新建铁路建设标准、行车组织、车辆选型等已确定的情况下,列车最大途中需水量主要取决于列车用水定额的确定.一般情况下,乘车时间越长,用水量越多;环境温度越舒适,用水量越少;车上节水器具越完备,用水量越少.目前,国内外尚没有列车用水定额标准,沈阳铁路局科研所2009年至2010年对国内大量运营车辆的实际用水量调查统计,并通过建立数学模型,确立了列车用水量与乘客人数、乘车时间的函数关系,研究分析铁路客车途中乘客用水定额标准平均为1•5~3•0L/(人•h).选用原则:短途(运行时间4h以内)取低限,长途及跨线列车(运行时间4h以上)取高限;新车型,车上节水器具完备,环境舒适度高取低限,否则,取高限.

1•2车站总上水量车站总上水量是指客车给水站向车上水箱注入的水量,与车站上水能力、车辆水箱容积、有效上水时间等因素有关.可按下式简化计算确定W2=nV2=60nq2mt(2)式中:W2为车站总上水量,L;V2为车站向每辆车的注水量,L(在始发车站,要求每列车水箱均要注满水,因而,注水量等于列车水箱容积);q2为给水栓上水秒流量,L/s(与车站地面上水设施的设计能力有关);t为有效上水时间,min.

2客车上水站布设的计算分析

2•1中、普速铁路设计速度160km/h及以下的客货共线铁路,也称“快速铁路(160km/h)”、“中速铁路(120~140km/h)”或“普速铁路(80~120km/h)”.运输组织模式通常是客货共线或不同等级速度的客车共线运行.客车主要车型除25B和25G等外,还有大量的22型车.车站停车时间5~15min不等.每辆普通硬座车定员118人,水箱容积1000L、车上节水器具完备程度及环境舒适度一般.根据上述分析建立的列车用水供需平衡模式,客车上水站布设计算分析如下:列车在始发站有充足的时间和条件为列车水箱上满水,注水量等于列车水箱容积,即V2=1000L,取用水定额标准q1=3•0L/(人•h),定员m=118人,水箱供水最大可满足旅客用水时间T=V2/q1m=2•8h.如按线路最低运营速度100km/h,则客车上水站布设间距约为280km;如按线路最低运营速度120km/h,则客车上水站布设间距约为336km;如按线路最低运营速度140km/h,则客车上水站布设间距约为392km.与《铁路给水排水设计规范》的规定基本一致.

2•2高速铁路与客运专线设计速度200km/h及以上的铁路称“城际铁路”、“客运专线”或“高速铁路”.运输组织模式同样是不同速度等级的客车共线运行[3].主要参数:客运专线本线旅客列车主要车型为CRH(1\2\3\5)动车组,其短编组为8辆总定员600人,长编组为16辆总定员1200人,运行速度为250~350km/h,最低速度为200km/h;跨线旅客列车主要车型为25Z(准高速)和25K(快速),每列车编组为16~18辆,最大定员车辆为双层硬卧148人/辆,运行速度为160~200km/h,最低速度为160km/h.动车组及25型车辆水箱容积均为1000L,车上节水器具的完备程度及车上环境舒适度最好.客车上水站布设按上述原则计算分析如下:列车在始发站注水量等于列车水箱容积,按短编组8辆计算,V2=1000L×8辆=8000L/辆;总定员m=600人,取用水定额标准q1=2•0L/(人•h),水箱供水最大可满足旅客用水时间T=V2/q1m=6•6h.由于跨线客车跨线运行时间受限,可在跨线前的客车给水站进行补水作业,客车上水站布设可不考虑跨线运行客车;本线运行动车组如按最低运营速度200km/h,则客车上水站布设间距约为1300km,而《铁路给水排水设计规范》的规定为给水站间距离宜为300~700km,显然不合理.总之,对于高速铁路,客车上水站布设仅需在列车始发站所在检修整备基地(动车段、动车运用所)设置客车上水作业点,中途不需考虑补水作业,因为,始发站总上水量远大于途中最大需水量.

3结语

对于中、普速铁路客车上水站点的布设,应用列车途中用水供需平衡模式的理论计算成果与《铁路给水排水设计规范》的规定基本一致;对于高速铁路客车上水站点的布设规划采用《铁路给水排水设计规范》不够合理,建议采用列车途中用水供需平衡模式,通过理论计算,按运行时间和运行距离结合的原则确定.