鐵路客車(chē)上水栓水力計算模型的建立與分析論文
1 概述
客車(chē)上水系統的設計是鐵路給水站設計的一項重要內容。鐵路經(jīng)過(guò)六次大提速后，運行速度和路網(wǎng)結構已發(fā)生了很大變化。為了適應鐵路旅客運輸發(fā)展需要，鐵路運輸組織逐步壓縮了客車(chē)到站后的停車(chē)時(shí)間，對客車(chē)給水站的設計和車(chē)站上水工作帶來(lái)很大壓力。為保證客車(chē)的正常供水，合理的進(jìn)行客車(chē)上水系統的設計就顯得非常重要。由于客車(chē)上水栓的間距一般為 25m，顯然不屬于長(cháng)管的水力計算范疇，為合理確定客車(chē)上水栓的給水管管徑及供水水壓，需要逐段進(jìn)行詳細的水力計算，設計人員利用 Excel 的計算功能，建立數學(xué)模型可提高設計效率。
2 客車(chē)上水栓的布置形式
客車(chē)給水站應有專(zhuān)供客車(chē)給水栓用水的給水干管，每排栓管應按兩端進(jìn)水或環(huán)狀布置，也可從中部與給水干管連接成 T 形，每排客車(chē)給水栓管均應設置控制閘閥和計量裝置�？蛙�(chē)上水栓的布置形式會(huì )直接影響客車(chē)上水的速度�？蛙�(chē)上水栓宜布置成環(huán)狀，以利于客車(chē)上水時(shí)互相調節水壓和流量，加快上水的速度，通常有以下3種布置形式。
3 水力計算模型
3.1 模型的準備
客車(chē)上水單元是由注水管接頭、軟管、附屬管道及閥門(mén)、軟管收放裝置、控制裝置等組成的整體。上水單元進(jìn)水管直徑為 DN40，上水單元軟管長(cháng)度不大于 15m，公稱(chēng)直徑為 DN32 或 DN25。向客車(chē)上水栓配水的給水管道為栓管，向栓管供水的給水管道為干管�？蛙�(chē)上水栓 25m 的服務(wù)水頭包括有進(jìn)水管、閥門(mén)、上水軟管、客車(chē)上水栓接頭及車(chē)體內上水鋼管的水頭損失。進(jìn)行客車(chē)上水栓水力計算要詳細計算上水干管的沿程水頭損失以及上水干管向客車(chē)上水栓配水三通的局部水頭損失。
3.2 模型的建立
正常供水時(shí)，兩側均能進(jìn)水，栓口每處出水2.5l/s，《鐵路給水排水設計規范》TB10010-2008 規定，客車(chē)給水栓最小服務(wù)水頭從軌頂算起 25m，從軌頂與栓管之間還有一定高差，不同工程客車(chē)上水栓安裝方式的不同，這一高差不盡一致，為簡(jiǎn)化計算這里取 1.0m，栓管處最小服務(wù)水頭為 25+1=26m。
3.3 模型的應用
以某大型給水站高速車(chē)場(chǎng)為例，共設有 6 排列車(chē)上水栓，上水栓間距 25m，每排 18 座，動(dòng)車(chē)長(cháng)編組16 列，2 列為備用，備用的栓室不計入流量，列車(chē)上水栓均為單栓，上水供水主管直徑 DN200，兩端客車(chē)上水栓距離環(huán)網(wǎng)給水主管距離 35m，上水供水主管長(cháng)35×2+25×(18-1)= 495m。
4 結論
在進(jìn)行客車(chē)上水栓水力計算時(shí)，栓管管徑不同，局部水損與沿程水損的比值差別比較大，不能按照常規的 10～20%進(jìn)行估算而且每個(gè)栓頭處服務(wù)水頭不同，造成每個(gè)上水單元管道流速不同，應進(jìn)行詳細的水力計算。
為保證客車(chē)的正常供水，達到規范設計要求，對于單栓，T 型或兩端進(jìn)水時(shí)栓管管徑不宜小于 DN150，一側進(jìn)水時(shí)栓管管徑不宜小于 DN200;對于雙栓，T型或兩端進(jìn)水時(shí)栓管管徑不宜小于 DN200，一側進(jìn)水時(shí)栓管管徑不宜小于 DN250。
通過(guò)編制 Excel 水力計算表，能快速進(jìn)行水力計算，修改相關(guān)數據可對其他工程以及不同管材進(jìn)行快速計算，有較強的通用性，可提高設計效率。
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