旅客列车卫生间发展及展望讲义

旅客列车卫生间发展及展望旅客列车卫生间发展及展望讲义第1页1、最早期列车卫生间1814年，英国人斯蒂芬孙创造火车，1825年，第一列客运列车在英国通车，在客运列车投入使用之后很长一段时间内，列车上都没有设置卫生间，旅客只有等到列车到站停靠后，才能下车到车站卫生间上厕所，然后再重新登车；这种情况下，有时候旅客还未方便完成，列车就要出发了，时常造成漏人问题，或者是影响列车不能正点开行，使得列车运行秩序非常混乱。

从19世纪七十年代后期起，开始逐步在旅客列上安装卫生间，最初卫生间安装在车厢中部，且其使用时间与现在直排式卫生间相反，即列车运行时卫生间关闭，列车到站停顿后，首先将卫生间排便管与车站上污水池连接好，然后才开放卫生间，旅客列车卫生间发展及展望讲义第2页于是每当列车快要进站时，卫生间外面便排起了长长队伍，这时即使防止了漏人现象发生，不过列车正点运行还是难以得到确保。如上所述最早期旅客列车，因为社会发展阶段以及列车技术原因，仅仅在一些当初比较发达城市间开行，旅程还比较短，以上两种旅客如厕方式，是与当初发展环境相适应，基本上能满足旅客需求；而且能够看出，这两种旅客如厕方式，不会造成铁路沿线污染，比以后一直沿用到现在直排式列车卫生间更为卫生和环境保护。旅客列车卫生间发展及展望讲义第3页2、沿用至今直排式列车卫生间从20世纪早期开始，伴随社会发展，人们社会交流越发紧密，列车技术也在不停进步，通车里程在延伸，甚至延伸到一些人烟比较稀少地域，出于对旅行效率以及站点延长后旅客如厕需要，以往旅客只能在站点上卫生间情况已不能满足铁路运输整个大环境需要，旅客需要在旅途中方便如厕，而又不能影响到列车运行以及站点设置，这时就发展了直排式列车卫生间。2.1最初直排式卫生间

最初直排式卫生间与前面提到在列车上设置卫生间基本相同，主要不一样在于使用时间要求，即列车运行过程中卫生间开放使用，到站后关闭，以防止旅客粪便污物污染车站；这种直排式卫生旅客列车卫生间发展及展望讲义第4页用一根管子直接将旅客粪便污物排放到路轨上，对铁路沿线造成了很大污染，尤其是列车运行时，排泄出来粪便污水飞溅非常严重，甚至直接影响到车上乘客卫生和安全。2.2安装了导便筒直排式卫生间

鉴于最初直排式卫生间粪便污水排放时飞溅现象非常严重，以后人们对此专门进行了研究，创造了一个导流装置，也就是现在列车直排式卫生间上广泛使用导便筒，其结构如右图：旅客列车卫生间发展及展望讲义第5页

由图能够看出，导便筒巧妙利用了列车运行时产生相对水平气流，使水平气流从导便筒导流腔侧面入口流入，在导流腔内，水平气流被转换成竖直气流，从导流腔下部出口排出，此时假如导便筒内有污水正在排放，污水就会在气流带动下竖直往下排放，大大降低了粪便污水飞溅。为了降低粪便污水飞溅，日本还曾将客车导便筒导流腔下部加橡胶滴流管罩并将其加长伸至离轨面30mm处，以处理飞溅污染。旅客列车卫生间发展及展望讲义第6页2.3加装排泄阀直排式卫生间加装排泄阀直排式卫生间是直排式卫生间和集便器式卫生间之间一个过渡形式，伴随列车运行速度不停提升，对列车密封性也提出了更高要求，而敞开式排便管路已不能满足这一要求，首先，在列车快速运行时，敞开式排便管路造成了列车内外部较大幅度气压波动，这种波动会造成乘客不适感而且会使已污染气流上返，另首先，快速运行列车其行走部分产生巨大噪音也轻易经过敞开式排便管路传到车厢内。1997年，我国铁路第一次大提速，新造25K客车上普遍装用了脚踏冲便机构卫生间，该机构主要包含脚踏阀、作用轴、连杆机构、翻板排泄阀等，使用时，用脚踩踏脚踏阀踏板，水即开始冲洗便器，同时，踏板作用于下面作用轴，经过连杆机构，打开翻板排泄阀，水将污物经过排泄阀冲洗掉，松开脚踏阀踏板后，翻板排泄阀旅客列车卫生间发展及展望讲义第7页在重锤作用下关闭；这种卫生间对降低列车快速运行带来车外噪音及抑制车厢内气压波动起到了一定作用，但该机构密封效果并不是很好，而且冲洗水没有经过增压，冲洗时需要花费很多水，还经常冲洗不洁净。1998年，我国铁路客车引进了国外水封气动冲水便器—美国Microphor便器，这种便器主要利用压缩空气经过气水联动阀控制排泄阀开闭，经过电动水泵给水加压，实现压力冲水，彻底处理了卫生间密封问题，对降低客车车厢噪音，改进卫生间内环境起到了很大作用；同期中国铁路还引进了美国T＆T便器，该便器不用电，为全气控系统，利用压缩空气给水加压，并控制排泄阀开闭，也取得了不错效果。旅客列车卫生间发展及展望讲义第8页2.4直排式卫生间存在问题装备直排卫生间旅客列车在进站后，会锁闭卫生间门暂停卫生间使用，这一点让乘客颇有怨言，尤其是对于有些内急乘客，感受更为直接和强烈。直排及飞溅粪便污水对铁路设备造成严重腐蚀，在直排式卫生间安装了导便筒后，即使一定程度上抑制了粪便污水飞溅，但并不能从根本上处理飞溅问题，尤其是在旅客列车进入高速时代后，其飞溅影响更为严重，转向架上、车体底架上都是飞溅重灾区，车厢较高处也能受到飞溅影响，只是用肉眼不易觉察，1997年，铁路相关部门在进行提速车试验时，在不一样时速时往卫生间便器内倾倒不一样色彩仿真污物，伴随速度不停提升，这些防真污物能够飞溅到玻璃窗上、窗旅客列车卫生间发展及展望讲义第9页户上部、甚至飞溅到车顶上，在列车高速交会和经过隧道时，强大气流能将粪便污水雾化，弥漫覆盖整个列车；路轨和列车设备在被粪便污水污染后，会加剧这些设备腐蚀，降低其使用寿命，从而增大了铁路运输成本及造成材料和设备浪费。直排及飞溅粪便污水能传输疾病，对铁路工作人员身心健康造成严重伤害，尤其是对线路建设和维护人员造成人身污染更为直接；对车站及车辆段铁路工作人员危害不是很直观，但潜在危害也不容忽略；另外直排及飞溅粪便污水还影响到铁路沿线环境，甚至沿线居民身心健康，尤其是在有疫情发生时，危害尤其严重，会对疫情发展起到推波助澜作用。旅客列车卫生间发展及展望讲义第10页旅客列车卫生间发展及展望讲义第11页3、密闭集便式列车卫生间伴随社会进步，人类物质生活和精神文明水平提升，国家和地方对铁路环境保护要求日趋严格，鉴于直排式卫生间存在如上所述问题，迫使国内外铁路逐步降低、甚至淘汰客车直排式卫生间，发展新型符合环境保护要求密闭集便式卫生间。3.1国外密闭集便式卫生间发展国外密闭集便式卫生间研究大致从五十年代开始，自上世纪60年代起各国先后试用过密闭集便式卫生间类型有：粉碎式、电力杀菌式、车上焚烧式、循环式、生化处理式、压力水冲洗式、真空式等。现分别叙述以下：旅客列车卫生间发展及展望讲义第12页3.1.1粉碎式卫生间日本铁路于1960年2月，在153系东海型电动车开始安装粉碎式污物处理装置，以后又在其它车上进行了小批量推广。该处理装置原理是将粪便暂时集存，在将粪便粉碎成泥状同时，投放化学药剂，使粪便消毒、脱臭，再在一定车速范围内向车外排放。它有一套电控系统，有电动粉碎刮板，有投放化学药剂消毒脱臭系统。所以机构较复杂，电动机和刮板往往发生故障，而且药剂中和不全时有臭味，消毒也不彻底，尤其是因为飞溅问题，而引发电器系统绝缘不良，从而限制了它在车上利用。3.1.2电力杀菌式卫生间美国铁路为了预防客车卫生间污染环境，于70年代曾使用过电力杀菌式卫生间，当列车速度小于40km/h时，粪便自动储存，而当车速超出这一限额时，粪便排向轨道。这种产品现已逐步淘汰。旅客列车卫生间发展及展望讲义第13页3.1.3车上焚烧式日本研制尚处于试验阶段这种污物处理装置，采取了在车上焚烧污物方式，该装置将卫生间排放粪便污水首先积存于一个暂存箱内，污物（污水）积存到一定量时，被水位传感器检测到，使水泵自动开启，经过过滤器，将污物（污水）送入处理装置中焚烧锅内，在这里被加热到200℃，水分变成水蒸汽，被送入热交换器内，并在这里被冷却。依然伴有恶臭冷却水被送入调整槽内；调整槽内蒸馏水混入氧化促进剂后，被送入脱臭用氧化燃烧装置内。在这里进行有机物氧化燃烧，并被分解成无臭无害水和极少许盐；去除有机物蒸馏水，再被送入焚烧锅内，蒸发后被排入大气中。

旅客列车卫生间发展及展望讲义第14页焚烧锅内残留固体物，在锅温度上升到400℃后被完全焚烧成为白色灰烬。此灰烬体积约为原污水1‰。该装置缺点在于系统复杂，成本高，耗能高，维护困难，实用价值有待于深入考验。3.1.4循环式卫生间此系统最早是由美国Monogram企业为航空运输而开发，在飞机上得到了广泛应用。法国国铁高速列车(TGV)上有近千辆车也在用。另外还推广到了日本、韩国和台湾地域铁路系统中。循环式卫生间大致又分为电动循环式和气动循环式两种。日本主要采取电动循环式卫生间，美国、法国等主要采取气动循环式卫生间。二者不一样之处于于冲洗液增压方式不一样，一个采取电泵，一个采取压缩空气。其工作原理是在其下方集便箱内加入约1/3清水，边收存排泄物边过滤箱内水，重复循环使用。所使用药液为一个旅客列车卫生间发展及展望讲义第15页蓝色药水，这种药液一是为了除臭，二是为了预防粪便分解。它是靠重力将污物输送到污物箱，然后分离固体污物。液体污物需与药液混合过滤后再用于下一次冲洗。循环式卫生间优点是：⑴用水用电量很小，重量较轻。⑵因为冲洗用水循环使用，不需列车再供给水。其缺点是：⑴不够经济。因为有药剂消耗，提升了运行成本。⑵不方便。需定时添加药剂，给工作增加麻烦。⑶长久使用会有臭味。使用在污物箱中与排泄物混合在一起水作为清洗水，难免在冲洗便器时使室内充满臭气。即使为克服这种臭味，采取了各种办法，但均见效不大。⑷对环境保护不利，增加排污后处理难度。因污物中含有化学药剂，需建立污水再处理设备，增加了工程量、工程费及占地面积。所以这种循环式卫生间正处于逐步被淘汰之列。

旅客列车卫生间发展及展望讲义第16页3.1.5生化处理式卫生间3.1.5.1带生物作用处理箱净水冲刷式卫生间这种卫生间能够进行粪便污物处理和消毒，卫生间排出污物被导入一个由“巨杉树皮”或“红松树皮”组成过滤床，固体滞留在过滤床上，由床下微生物将粪便分解成水和二氧化碳。二氧化碳经过排风口排出。液体流经氯化区，杀菌消毒后从排水口排出。不可分解污物滞留在过滤床上，再随时以机械方法消除。这种带有生物作用处理箱净水冲刷卫生间，在法国、美国、日本试用过，但均未推广应用。3.1.5.2生化式卫生间生化式卫生间工作原理是利用好气性微生物(细菌)活动作用。在净化槽底部富有细菌生存“活性污泥”，用强力风搅拌、旅客列车卫生间发展及展望讲义第17页曝气，使之活性化，以分解处理排泄物，到达净化目标。污水无需再作处理就能够直接排放。约在6年前，日本在651系“超日立号”上曾做过装车试验。生化式卫生间优点是：直接在车上进行污物处理，使其分解为能够直接排放污水；排污时间间隔较长，提升了车辆使用效率，降低了粪便中细菌扩散。其缺点是：微生物对工作环境温度要求比较严格，耗电量大，能源损耗也大。3.1.5.3生化循环式卫生间这种装置是利用微生物对污物分解作用和高分子凝聚剂沉淀作用，同时对污物进行净化和固、液分离，到达净化水质再循环利用。依据装置容积，普通3～5天内排放一次经净化到达标准污液。旅客列车卫生间发展及展望讲义第18页生化循环式卫生间优点是：此系统为循环式与生化式再接合，节水，污物箱不需要天天排空，车辆使用效率提升；在车上对污物进行处理，降低了车下对站场改造工作量。缺点是：微生物为好气性微生物，所以系统中必须保有固定温度，固定空气流动，不然微生物有死亡危险。3.1.6压力水冲洗式卫生间这种卫生间经过巧妙设计马桶内壁，到达使用较少压力水将便池冲洗洁净目标，通常情况下使用水量为0.5～3升水左右。便器与污物箱之间经过翻板或球阀打开，污物排放到污物箱。翻板或球阀开闭基本是由压缩空气控制。旅客列车卫生间发展及展望讲义第19页3.1.7真空式集便装置卫生间真空集便装置于1979年由JoelLiliendal最先创造，在飞机、火车、轮船以及建筑方面得到了广泛应用。它特点是冲洗使用水少，污物箱安装位置较随意。真空集便装置不但在现有线旅客列车上采取，而且在不少高速列车上发挥作用。美国、日本、瑞典、丹麦、韩国以及德国ICE、法国TGV高速列车均采取真空密闭式卫生间。真空式集便装置代表产品主要是瑞典EVAC企业P型气控真空保持式集便器、E型电控间歇真空式和美国Monogram企业电控真空推拉式集便器。这两家企业产品在国际上使用比较广泛，在各自类型便器上技术上皆处于领先水平。另外丹麦SEMCO企业隔膜泵真空式集便器也含有一定推广价值，该产品1991年推出，至今已大规模装车，如德国ICE高速列车就装用了旅客列车卫生间发展及展望讲义第20页

一定数量该产品。

产生真空方式主要有两种，一个用真空泵，一个用喷射器。这两种方式都能使系统中产生足够真空度。通常，按照动作方式不一样，真空集便装置又分为3种：

(1)真空保持式：即从便器排泄阀到污物箱，一直保持有足够真空度(-35kPa～-45kPa)，当冲洗按钮按下时，污物直接从排泄阀吸入污物箱。

(2)间歇真空式:即工作时污物箱真空是间歇式，每次冲洗前在污物箱中产生真空(-18kPa～-30kPa)。当冲洗按钮按下时，污物直接从排泄阀吸入污物箱。(3)正压推拉式：即在便器排泄阀和污物箱之间有一个中间箱，真空只产生于中间箱，当污物抽入中间箱后，负压变为正压，污物被压入污物箱。旅客列车卫生间发展及展望讲义第21页旅客列车卫生间发展及展望讲义第22页3.2国内密闭集便式卫生间发展上个世纪60年代末，我国即开始了密闭集便式卫生间研制工作，但因为种种原因，没有取得成功，项目于70年代下马；从上个世纪80年代起，国内专运处高档公务车上开始装备完全进口真空集便器系统，并取得了不错效果。上个世纪90年代末，中国铁路客车开始大规模提速，直排式卫生间飞溅问题益发凸显，有鉴于此，铁道部在建立绿色铁路运输通道“十五”环境保护计划和年远景目标以及中国铁路主要技术政策中，要求铁路环境保护管理实施由固定污染源向流动污染源转移，对旅客列车垃圾进行有效治理，尤其是对旅客粪便进行密闭式搜集，以密闭式卫生间代替现用直排式卫生间。

1997年7月份，原中车企业提出了实施集便器项目标构想;要求济南机车车辆厂提出详细意见。铁道部对此非常重视。经深入旅客列车卫生间发展及展望讲义第23页调研，铁道部最终确定选取瑞典EVAC企业真空式集便器和韩国昌园环境株式会社自动开闭式集便器。这是因为，受容积所限，在列车底部至多能够悬挂400—1000升污物箱，不能采取普通冲水方式，应采取水增压办法帮助冲洗。当前瑞典与欧洲广泛采取真空集便技术，每次冲洗耗水量不超出0.5升，韩国自动开闭式技术，每次冲洗自动耗水量约0.7升左右。

年12月，铁道部决定投资3500万元，实施“济南机车车辆厂旅客列车集便装置制造技改项目”，并决定在济南至北京间进行旅客列车密闭式卫生间及地面接收和处理设施应用示范工程。济南铁路局于年8月委托铁道部第三勘察设计院进行了可行性研究。济南机车车辆厂于年年底前完成了引进技术消化吸收工作，集便器生产基地到达了年产套能力，基本到达铁道部提出建成我国旅客列车集便系统开发生产基地目标。旅客列车卫生间发展及展望讲义第24页

年，全国人大环境与资源保护委员会向全国人大常委会提交了一份汇报，指出我国铁路客车普遍采取开放式直排卫生间对环境造成污染问题不容忽略，必须采取果断办法，切断污染源，预防由此造成疾病传输，保护铁路沿线环境卫生，保护旅客和铁路沿线人民身体健康。这个汇报引发了铁路部门高度重视，并下决心处理铁路客车污染问题。

年，中国铁路开始在客车上批量装备密闭式卫生间，这一时期密闭式集便器系统主要有山东华腾企业BP-0型真空保持式集便器系统和美国MONOGRAM企业真空保持式集便器系统，这两种集便器系统含有基本相同工作原理，都是在污物箱内一直保持真空，按下冲洗按钮后，水增压装置开始对便器进行冲洗，然后排泄阀打开，粪便污水在污物箱内真空抽吸作用下被排放到污物箱内存放。旅客列车卫生间发展及展望讲义第25页

年，山东华腾企业与四方-庞巴迪企业签署协议，负责为其生产青藏车设计制作集便器系统，针对青藏高原海拔高，空气稀薄，集便器系统抽真空时耗气量大，车上压缩空气供给量不足问题，华腾企业创造性地提出了负压推拉式工作原理，详细实施是将污物箱隔离开为一大一小两个箱体，正常工作状态下，系统只在小箱体内产生真空，从便器传送过来粪便污水先暂时存放在小箱体内，小箱体内满后，再在大箱体内产生真空，将小箱体内粪便污水抽吸到大箱体箱内。

从年开始，中国铁路开始进入高速时代，时速200Km动车组得到了快速发展，这一时期动车组以及以后时速300Km高速车均采取了瑞典EVAC企业生产正压推拉式真空集便器系统，即在便器和污物箱之间设置一个中间箱，正常工作状态下，系统只在中间箱内产生真空，按下冲洗按钮后，便器与中间箱之间排旅客列车卫生间发展及展望讲义第26页泄阀打开，便器内粪便污水先被抽吸到中间箱内，冲洗结束后，便器与中间箱之间排泄阀关闭，中间箱与污物箱之间排泄阀打开，然后往中间箱内通入正压，中间箱内粪便污水在正压作用下被传送到污物箱中。

年，因为高速列车快速发展，铁道部资金担心，在新造25型普通客车时，决定在普通客车上不再装备集便器系统。

年，铁路发展计划因为种种原因重新进行了调整，高速列车发展速度放缓，铁路部恢复了在普通客车上装备集便器系统；

年下六个月，又计划对1997年以来生产未安装密闭式集便器系统25型客车进行加装集便器系统改造，经过统计，需要改造客车总量大约为1万6千辆，计划10年改造完成，改造完成后，中国铁路客车将彻底告别随地大小便时代，以崭新面貌为旅客提供更人性化服务。旅客列车卫生间发展及展望讲义第27页4、旅客列车卫生间未来发展展望经过对以上卫生间以及卫生间房体材料、卫生间从属设施发展了解和分析，谈一下未来旅客列车卫生间发展方向。个人认为，未来旅客列车卫生间含有以下发展方向和趋势：(1)更高可靠性和可维护性这是对任何一个产品