（交通运输规划与管理专业论文）铁路给水排水适应铁路大提速之研究.pdf

摘要 摘要 近年来，伴随着中国铁路提速，铁路客运发生着量变到质变的飞跃。快速 列车行车密度高、停站时间短、列车供应水质和列车排泄物环保的高标准，给 我国铁路给水排水系统变革提出了许多新的要求和课题。本论文以适应铁路提 速和提高客运服务质量为目标，从战略角度，研究了适应中国铁路跨越式发展 的给水排水结构调整途径；从技术角度，重点探讨了与快速旅客列车相适应的 给水排水技术方案。主要研究成果有： ( 1 ) 针对我国既有铁路水供给模式存在的问题，提出了调整给水布局、改 造水处理工艺、改革铁路给水管理模式战略调整建议。 ( 2 ) 对于运行时间长或站停时间短的高等级、快速旅客列车，提出与之相 适应的新的旅客列车给水技术方案。 ( 3 ) 以“和谐”号动车组为背景，深入探讨了跨区域长交路的旅客列车的 卸污点设计布局及卸污接收装置等技术问题。提出了依据旅客列车污物箱的容 积、运行时间、卸污周期、运行交路、运行对数等参数，布局卸污点的规划方 法。 ( 4 ) 针对我国铁路旅客列车的重点，提出了铁路旅客列车加装密闭式厕所 及地面接收处理设施建设规划方案建议，包括即有旅客列车厕所密闭式的改造 方案、客整所卸污接收设施的完善和地面接收方式的选择及布点问题。 关键词：铁路，提速，列车，给水，排水 a b s t r a c t a b s t r a c t i nt h er e c e n ty e a r s ，a l o n gw i t ht h es p e e di n c r e a s eo ft h ec h i n e s er a i l w a y , t h e p a s s e n g e rr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o ni si nt h el e a pf r o mt h eq u a n t i t a t i v ec h a n g et ot h e q u a l i t a t i v ec h a n g e t h ef a s tt r a i nr u n si nh i g ht r a f f i cd e n s i t y , s t o p sa tt h es t a t i o nf o ra s h o r tt i m e ，s u p p l i e st h ew a t e ro fh i g hq u a l i t ya n dd i s p o s e so ft h ee x c r e t ai nt h et r a i n a c c o r d i n gw i t ht h eh i l 曲s t a n d a r do ft h ee n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n ，a l lo fw h i c hp u t f o r w a r dm a n yd e wd e m a n d sa n di s s u e sf o rt h et r a n s f o r m a t i o no ft h ed r a i n a g es y s t e m o fc h i n e s er a i l w a y f r o mt h es t r a t e g i cp e r s p e c t i v e ，t h ew a y so fr e s t r u c t u r i n gw a t e r s u p p l ya n dd r a i n a g es t r u c t u r e sa r es t u d i e d ，w h i c hc a l la d a p tt ot h el e a p f o r w a r d d e v e l o p m e n to fc h i n e s er a i l w a yt of i ti nw i t ht h es p e e di n c r e a s eo ft h er a i l w a ya n d i m p r o v et h es e r v i c eq u a l i t yo ft h ep a s s e n g e rr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n f r o mt h e t e c h n i c a lp e r s p e c t i v e ，t h et e c h n i c a lp r o g r a m so ft h ew a t e rs u p p l ya n dd r a i n a g ew h i c h a d a p tw i t ht h ef a s tp a s s e n g e rt r a i n a r er e s e a r c h e da sw e l l t h em a i nr e s e a r c hr e s u l t s a r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) p u tf o r w a r ds t r a t e g i ca d j u s t m e n ts u g g e s t i o n st oa d j u s tw a t e rd i s t r i b u t i o na n d r e f o r mt h ew a t e rt r e a t m e n tt e c h n o l o g ya n dt h em a n a g e m e n tp a t t e r n so ft h er a i l w a y w a t e rs u p p l yi nv i e wo ft h ee x i s t i n gw a t e rs u p p l yp r o b l e m so fc h i n e s er a i l w a y ( 2 ) c o m eu pw i t hn e ww a t e rs u p p l yt e c h n i c a lp r o g r a m sf o rt h eh i 班一g r a d ef a s t p a s s e n g e rt r a i n sw h i c h lu l lf o ral o n gt i m eb u ts t o pa tt h es t a t i o no n l yf o ras h o r tt i m e ( 3 ) t a k i n g h a r m o n i o u s ”b u l l e tt r a i na sab a c k g r o u n d ，d i s c u s ss o m et e c h n i c a l p r o b l e m sa b o u tt h ec r o s s r e g i o nl o n g d i s t a n c ep a s s e n g e rt r a i n ，s u c ha st h ed i s t r i b u t i o n o ft h es i t e sf o rd i s c h a r g i n gs e w a g e ，t h es e w a g er e c e i v i n gd e v i c e sa n ds oo n p r o p o s e t h el a y o u tm e t h o d sf o rd i s t r i b u t i n gt h es i t e sf o rd i s c h a r g i n gd i r ta c c o r d i n gt os u c h p a r a m e t e r sa st h ev o l u m eo ft h ed i r tb o xo nt h ep a s s e n g e rt r a i n ，t h er u n n i n gt i m e ，t h e d u m p i n go fs e w a g ec y c l e ，t h er a i l w a yl i n e st h a tt h et r a i nc r o s s e s ，t h en u m b e ro ft h e u pa n dd o w nt r a i n si nas i n g l ed a yi naf i x e da r e aa n ds oo n ( 4 ) i nv i e wo ft h ek e yp o i n t so fc h i n e s ep a s s e n g e rt r a i n s ，p u tf o r w a r dp r o p o s a l s f o r i n s t a l l i n gc l o s e dt o i l e t sa n db u i l d i n gg r o u n dr e c e i v i n gt r e a t m e n tf a c i l i t i e s ， i v a b s t r a c t i n c l u d i n gt h et r a n s f o r m a t i o np l a n sf o rt h ec l o s e dt o i l e t so ft h ee x i s t i n gp a s s e n g e r t r a i n s ，t h ec o n s u m m a t i o no ft h es e w a g er e c e i v i n gd e v i c e so ft h es i t e sf o rt h e p a s s e n g e r t r a i n st ob er e c o n d i t i o n e da n dt or u i lu pt h ec h o i c eo ft h eg r o u n dr e c e i v i n g m e t h o d sa n dt h ep r o b l e m so ft h ed i s t r i b u t i o no ft h es i t e s k e yw o r d s ：r a i l w a y ，s p e e d u p ，t r a i n ，f e e d w a t e r ，d r a i n a g e v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 学位论文作者签名： 年 月 日 计 穗 名 日 签 稚 岁 iy】j 刻 旧 副d 矿 匕日 f 指 年 ny0 舻 0 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签 第1 章引言 1 1 中国铁路大提速综述 1 1 1 中国铁路大提速 第1 章引言 为加快解决铁路面临能力与需求之间的主要矛盾，为我国全面建设小康社 会提供可靠的运力支持，铁道部于上世纪末提出了铁路跨越式发展的宏伟目标。 铁路跨越式发展的基本内涵，一是运输能力的快速扩充；二是技术装备水平的 快速提高。铁路大幅度、大范围提速成为铁路跨越式发展重要特征。 从1 9 9 7 年至2 0 0 7 年的十年间，中国铁路共进行了六次大面积提速。旅客 列车最高时速从1 9 9 7 年的1 4 0 公里，提高到2 0 0 7 年的2 5 0 公里。特别是在主 要干线开行时速2 0 0 公里及以上动车组，大面积5 0 0 0 吨级货物列车的开行和一 大批先进技术装备投入运用，标志着我国铁路既有线提速水平已跻身世界先进 行列。 截止2 0 0 7 年“4 1 8 ”提速调整运行图，我国铁路既有线时速2 0 0 公里及 以上提速资源实现零的突破。时速1 2 0 公里及以上线路总延展里程从原来的1 6 万公里增加到2 2 万公里，覆盖全国大部分省区市。最突出的是以北京、天津 为中心的环渤海，以上海为中心的长三角，以广州、深圳为中心的珠三角这三 大城市群，以及郑州、武汉为中心的中原城市群，以沈阳、长春和哈尔滨为中 心的东北城市群，以西安为中心的西北城市群。大量组织开行4 1 6 列高密度的 城际快速客车，全国主要中心城市间的“d 字头快速客车新开8 6 列，主要干 线开行时速2 0 0 公里及以上的“和谐号”国产化动车组，部分区段运行时速达 到2 5 0 公里。“和谐号”动车组集中体现了当今世界铁路客车的一流技术水平， 性能优越，功能齐全，具有安全、快速、舒适、环保等显著特点。提速主要城 市间旅行时间总体压缩了2 0 , - - - 3 0 。其中旅行时间压缩幅度最大的是上海到 南昌、长沙的列车，提速后上海到南昌列车运行5 小时0 8 分，压缩5 小时4 5 第1 章引言 分。除此以外，其他旅客列车运行时间都有不同程度的压缩。列车到达和开行 时刻普遍得到优化，广大旅客出行更加便捷。 1 1 2 中国铁路提速面临的挑战 提速，狭义理解只是火车开的更快了。但广义上说，则是起动了中国铁路 的一个庞大的系统工程项目。它是需要建立在中国铁路系统建设和运营管理现 代化，车、机、工、电、辆各个系统技术装备和基础设施的现代化，铁路系统 检测、检修、维护系统的智能化和规范化等基础上的巨型项目。如：大提速动 车组需要国产化，要求研发出高速列车的交流传动核心技术；重新对动车组运 行区域建立网络化维修基地，需要采用一系列先进技术和检修加工设备、集中 卸污设备、洗车设备等，需要路网规划中设置动车卸污点总体布局及建设；大 提速后的乘务制度和机车长交路改革必将引发铁路生产布局与运营管理体制的 大变革等。在铁路“提速”的同时，另一个战场上的“提素”大规模的、 系统的职工技术培训也在有序进行。全路对涉及提速的车、机、工、电、辆主 要行车工种职工，进行了全面培训教育，职工“提素 为“提速”奠定了基础。 同样对铁路给水、排水工作也带来了新的要求。 为实现铁路跨越式发展，铁路运输面临更加严峻的挑战。解决铁路运输的 “瓶颈”问题，需要加快铁路建设，扩大路网规模，推进技术装备现代化，挖 掘运输潜力，提高运输效率，扩大运输能力，尽最大努力减少对国民经济和社 会发展的制约。因此，铁路实施大提速首先是国民经济发展的需要。我国正处 在新一轮经济增长周期，国民经济发展势头迅猛，迫切需要铁路提供强有力的 运输支持；其次铁路实施大提速也是企业生存发展的客观要求，铁路作为国民 经济和社会发展的重要基础设施，经过多年的发展，虽然资产和实力比较雄厚， 但是历史包袱沉重，设备陈旧老化，技术装备落后，必须加快科技进步，提高 运输质量。同时，提速也是增强铁路市场竞争能力，加快促进铁路技术装备水 平提高的有效手段。 铁路给水排水是铁路运输基础设施的重要组成部分，铁路给水排水行业的 2 第1 章引言 建设和发展必须竭力符合铁路实现跨越式发展的要求，符合铁路大提速的要求， 必须明确铁路大提速给铁路给水排水专业带来的新课题。牵引动力的改变，生 产布局的调整，客车上水设备、消防设备系统的能力，旅客列车卸污系统和技 术装备水平，应力争适应列车提速后的运输需要，必须通过生产、管理装各的 现代化，全面调整人员结构和生产力布局，开拓市场，提高供给质量，实现质 量、效率、效益的最大化。解决这些新课题需要各方面专业人员的共同努力。 这些新课题的解决，必将带来全行业的技术、科技的双发展，必定促进和谐铁 路的稳定和发展。 1 2 论文选题背景 1 2 1 铁路给水任务变化 铁路给水由于其行业特点，具有独立性、连续性、限时性及不平衡性。铁 路给水曾因为蒸汽机车供水而成为运输主业的重要组成部分，拥有9 0 的自建水 源，具有完善独立的水源、水处理设备、供水管网系统。按铁路给水排水设计 规范，其铁路给水站分布的距离，应保证以规定机型牵引满载货物列车在隔站 停车的情况下顺利通过。由于蒸汽机车，机务段以1 5 0 k i n 间距设计，因此每个 机务段枢纽、折返段等站区均建有不同规模、相对独立的铁路水厂、给水所等。 加之铁路站区点多线长，在无城镇或工矿企业自来水供应的车站，均建有铁路 独立的生活给水所等，并为确保蒸汽机车牵引，其所在地的给水站原则上应设 有独立水源，如确有困难时，可采用地方自来水或其他供水方案，但应根据需 要设加压贮水设备，确保铁路正常供水，并在有条件时。地下水宜优先作为生 活饮用水源。因此，按照当时的铁路给水设计规范，全国铁路站点几乎全部拥 有自主独立的给水设施、给水运营、维护、管理机构。其水源、泵站、水处理 构筑物、消毒、化验、管网设施等一应俱全，并且在机务段所在地的水源扬水 管道按要求设计两条，每条均通过每日最大设计流量的7 0 等。 如今随着铁路牵引动力变革，蒸汽机车1 0 多年前已退出铁路干线运输。并 且随着铁路六次大提速，电力牵引已跃居牵引的霸主地位，2 0 0 7 年“和谐号一 3 第l 章引言 动车组的开行，铁路运输的布局已发生巨大变革：大站段，长交路，高密度， 动车组的一站直达式的运输方式等等，昔日为蒸汽机车加水的铁路给水站点退 出历史舞台已成现实。另外，由于旅客列车速度提高，时速1 6 0 k m 一- - 2 5 0 k m ，考 虑运行时间4 小时上水一次，给水站间距调整为6 0 0 k m - - 8 0 0 k m ，原有的给水站 点面临调整。如今确保旅客列车安全、优质、不间断供水，已成为当今铁路给 水工作的重要职能。由于供给的对象是旅客，因此供水水质应完全符合生活饮 用水卫生标准。加之铁路大提速，客车车流密度增大，站停时间缩短，为确保 旅客列车满水，对铁路给水提出了更高的要求。 1 2 2 铁路客车排污方式改变 国内普速( 1 2 0 k m h ) 旅客列车一般配置直排式厕所，即所有粪便全部通 过下水管道直接排到线路上。旅客列车在运行途中，粪便排卸几乎沿列车运行 线路随时随处排放，有人将此形容为列车“拉肚子”。据统计，我国每年约有1 0 亿人次1 1 0 万吨粪便由运行中的列车洒向铁路沿线。直排式厕所主要缺点为： ( 1 ) 对沿线环境造成污染，对旅客、沿线人群及铁路工务、检车人员造成 危害； ( 2 ) 污染车厢表面，腐蚀车体及车辆走行部分，使部件生锈、脱落，缩短 使用寿命； ( 3 ) 对线路路基、轨道及扣件造成污染，加速钢轨锈蚀、增加维修工作量； ( 4 ) 由于列车上水端口也位于车体下侧，对列车上水管口也造成污染，使 排泄、上水易形成循环污染链，危及旅客饮水卫生安全。 随着列车速度不断提高，直排式厕所的弊端更为突出。各国的实际经验证 明：当速度高于1 6 0 k m h 时，不可以使用直排式厕所，需要改用密闭式厕所。 2 0 0 3 年7 月，国务院总理温家宝专门作出批示，要求下决心整治旅客列车 直排污染。铁道部部长刘志军要求制定规划，用1 0 年时间或更短时间完成列车 治污。解决旅客列车粪便直排污染问题的列车厕所工程，已被列入铁路跨越式 发展的重要内容。 4 第l 章引言 1 2 3 铁路给水排水体制变革 由于铁路给水排水任务或方式发生的变革，客车供水标准的提高，对既有 铁路给水设备陈旧、管漏失修、工艺落后提出了新的课题。另外，铁路给水缺 乏专业化管理，对本难以为继的铁路给水工作提出了更严峻的挑战。由于铁路 给水沿线路站点分布，点多线长、分布较散、能力较小，除大规模的给水站由 供水部门运营管理外，余下的基本现状是谁使用谁管理谁维修，铁路排水管理 也如出一辙。因此出现了铁路给水排水多头管理的模式，不适应铁路跨越式发 展现象越来越明显。 1 2 4 铁路给水服务质量的新要求 铁路给水工作重心的转移，铁路供水工作重点已由“机车 转向“客车 ， 由确保蒸汽机车上水转为确保旅客饮用水，由确保生产用水转为确保生活饮用 水。因此，铁路给水水质标准发生质的变化，其水质以完全符合生活饮用水水 质标准为准则，无论从水源、水处理工艺，还是管网输送、水量、水压及水质 化验、运营管理等方面，都面临着标准更高、要求更严。 1 2 5 铁路排水工作面临的新课题 提速和高速铁路客车排卸物的收集及处理提出了新的要求： ( 1 ) 旅客列车排卸污的收集问题。截止2 0 0 2 年数据统计，我国铁路2 5 k 型车保有量4 3 7 9 辆，2 2 型车2 1 9 9 6 辆，它们的直排式厕所需要改造。 ( 2 ) 我国新造铁路客车每年约2 0 0 0 辆。预计2 0 1 0 年我国客车保有辆将达 到5 2 0 0 0 辆，约计3 5 5 0 0 辆客车需要加装集便式的密闭厕所。 ( 3 ) 地面卸污接收装置的问题也随着旅客列车厕所密闭化而带来新的课 题。由于铁路大提速前，旅客列车厕所的直排式，各车站及车辆检修、整各基 地均没有设计列车厕所地面卸污接收装置。加之，中国幅员辽阔，铁路路网密 疏不均、跨度大，旅客列车厕所卸污接收装置不仅仅要在列车到达的终点及始 第1 章引言 发整备点卸污，对于长距离跨线旅客列车卸污点设置应根据全国路网规划、列 车运行时间以及列车上污物箱容积确定。否则将影响铁路大提速及“和谐 号 动车组的大面积开行。因此，必须对全国路网考虑地面卸污系统的布局及接收 装置的建设工作。 如何选择地面卸污接收方式，如何设置路网中的地面卸污点，则是铁路大 提速对铁路排水工作提出的新的要求。 1 3 论文研究内容及目标 1 3 1 研究内容 铁路提速是中国铁路跨越式发展的重要特征。本课题研究以铁路跨越式发 展为基础，围绕满足铁路大提速建立安全、有序、畅通的运输秩序要求，就如 何系统地改进铁路给水排水系统及其工作组织展开研究。主要内容有： ( 1 ) 既有中国铁路给水排水现状与存在问题分析。铁路给水曾因为保障蒸 汽机车上水而拥有较完善独立的制水、供水系统，具有站点多、规模小、设备 陈旧、处理工艺落后、管理粗放等。铁路给水已随着牵引动力的变革，转为以 确保旅客列车饮用水为重点，水质与给水布局发生重大变化。铁路排水特别是 旅客列车卸污地面接收及处理设施，许多站点尚是一片空白。 ( 2 ) 国内外铁路给水排水对比分析。中国铁路给水既与国有的“俄式 管 理模式有关，高度国营化，又有中国城市化欠发达原因所致。国外铁路已高度 民营化，铁路给水排水以市政服务为主体。 ( 3 ) 适应铁路大提速的给水排水调整战略研究。面对水质要求的提高，面 对提速旅客列车的大面积开行，面对铁路生产布局的调整，面对环境保护可持 续发展，铁路给水排水的战略调整已成为必然。 ( 4 ) 适应提速旅客列车给水技术研究。旅客列车密度的加大、站停时间的 缩短、上水间隔时间加长，旅客列车给水技术必须革新，如：地面上水设备、 客车上水及储配水系统、给水模式优化等。 ( 5 ) 适应提速旅客列车排水技术研究。提速旅客列车厕所的密闭式改造、 6 第1 章引言 地面污物接收及处理设施的布局与完善，对既有客技站的改造等。 1 3 2 研究目标 本课题研究目标： ( 1 ) 从战略角度，对铁路给水排水工作如何迅速适应中国铁路跨越式发展 提出铁路给水排水结构调整建议，促进铁路给水排水角度的有序转换，继续当 好铁路运输的后勤保障角色。 ( 2 ) 从技术角度，针对中国铁路运输的现状及发展要求，探讨与提高铁路 旅客运输质量相适应的铁路给水排水技术进步的可行方案，为中国铁路给水排 水系统的技术改造提供参考依据。 1 4 论文创新点 本论文的主要创新点有： ( 1 ) 针对我国旧有的点多、面广的企业自产水供给模式，提出战略调整设 想。对给水布局合理调整，水处理工艺加以改造，铁路给水的管理模式加以变 革。 ( 2 ) 对于运行时间长或站停时间短的高等级、快速旅客列车，提出与之相 适应的新的技术方案。对旅客列车给水系统加以改进，实施上水设备自动化。 ( 3 ) 以“和谐 号动车组为背景，深入探讨了跨区域长交路的旅客列车的 卸污点设计布局及卸污接收装置等技术问题。根据旅客列车污物箱的容积、运 行时间、卸污周期、运行交路、运行对数，合理卸污点设计布局及卸污接收装 置选择等。 ( 4 ) 提出铁路旅客列车加装密闭式厕所及地面接收处理设施建设规划方案 建议，对即有旅客列车厕所密闭式的改造、客整所卸污接收设施的完善、地面 接收方式的选择及布点方案研究，为铁路站区卸污接收点的建设提供技术依据。 第2 章国内外铁路给水排水综述 第2 章国内外铁路给水排水综述 2 1 中国铁路给水现状分析 2 1 1 铁路给水的特点 ( 1 ) 铁路给水的独立性。铁路给水工作是铁路运输的组成部分，以确保运 输安全、优质、不间断供水为目标，对于内燃、电力机车牵引的区段站及以上 的大站、旅客列车给水站，原则上应有独立的水源和水厂。客车给水站，应有 专供客车给水栓用水的配水系统。水源、水厂及配水系统的独立性是铁路供水 的特点。铁路系统的“高、大、半”，更要求有独立指挥的系统，以保证供水安 全，具有独立性。 由于铁路自身具有点多线长的特点，路网区域大、分布广，因此沿线多数 站点远离城市，无市政自来水，铁路只有自建独立供水系统，即使大的直属站， 虽地处城市周边地区，因铁路供水的特殊性，在城市供水能力允许的情况下， 可接地方自来水，但必须是双路水源。 ( 2 ) 铁路给水的连续性。体现在无论是客车上水还是生产、消防用水，均 要求全天候保障不问断供水。由于铁路运输昼夜不停，给水所的供水就必须连 续和不间断，任何时间都要保证可靠的供水，如果停水超过一定时间就构成给 水事故。铁道部规定：全站中断供水2 4 h 及以上者为重大事故，1 2 h 以上者为大 事故，1 h 及以上者为一般事故，1 h 以内为故障。 ( 3 ) 铁路给水的限时性。给水所除了保证在任何时刻必须有水外，还须满 足旅客列车短时间内大流量加水的需要。在既有给水设备条件下，一般旅客列 车整列上满水时间约7 m i n 左右( 不含准备时间) 。目前上海铁路局管内的京沪 线列车每天近2 0 0 对，行车间隔基本为5 - - 8 m i n 。特别是列车提速之后，客车上 水的限时性要求更高，上海铁路局要求中途上水站对到达本站停车6 分钟及以 上的列车，负责对全列上水。对到达本站停车4 至6 分钟的列车，负责重点车 8 第2 章国内外铁路给水排水综述 厢( 如餐车、软卧车、茶炉车、宿营车等) 补水。 ( 4 ) 铁路给水的不平衡性。铁路给水所供水的对象是流动的列车和人流， 其供水量每天每时都在不断变化，其日用水量涨跌波幅较大。一个给水站在列 车二交会和三交会时，其瞬时供水量远超过车站无列车停站时的一般生产、生 活用水。同时铁路给水的不平衡性还体现在与市政供水的显著差异，铁路给水 没有明显的时段差异，不存在规律性的用水高峰。 2 1 2 铁路给水的现状 ( 1 ) 铁路给水站规模较小。铁路给水系统受站点分布局限，给水规模相对 较小，铁路自建水厂日产水能力超万m 3 较少。如上海铁路局原蚌埠分局所辖的 3 1 个给水所，仅有阜阳、淮南、蚌埠、蚌埠东四座水厂产水能力在万m 3 以上， 其余水厂日产水能力均在3 0 0 0 m 3 以下。各给水站点不仅规模小，且悬殊较大。 如上海局阜阳铁路给水站，现日供水量9 0 8 3 m 3 ，而其巢湖给水站，现日供水量 仅为3 0 3 。 ( 2 ) 铁路给水设备陈旧。自建设铁路之时起，就诞生了铁路给水站。随着 路网的延伸，铁路给水站愈建愈多。铁路给水设备质量因建设年代不同，质量 差别较大，特别是一些老的站段，自日伪时期就建设了铁路站段，虽经多年不 断改扩建，但给水设备，特别是给水管网质量参差不齐。一方面铁路近年来快 速发展，运输技装设备不断更新。另一方面作为运输辅业的铁路给水设备大修 改造、更新投入不足，设备普遍陈旧。如：在对上海铁路局淮南九龙岗铁路地 区给水管网整修过程中，就发现仍在使用中的日伪时期的给水设备，存在日伪 时期为机车上水的水亭等上水设施。在水源水普遍受到污染，仅依靠落后的传 统的水处理工艺，已不能满足水质卫生标准日异提高的要求，给水设备的陈旧 已危及铁路给水的水质安全。 ( 3 ) 铁路给水站点分散。铁路给水站点几乎是随着铁路运输站点分布设置 的。因此具有点多线长的特点。也决定了铁路给水站点目前所处的现状，即只 要有铁路站点的地方，只要有铁路生产、生活的场所，就设有铁路给水站。加 9 第2 章国内外铁路给水排水综述 之，早期中国铁路建设初期多为单线，存在区间多、中间站多、路网跨度大、 区域广、多数站点处于农村、缺乏可用的市政或城镇水源等原因，不得不自建 铁路水厂。也造成了给水站点分散、给水能力规模偏小的弊端。 ( 4 ) 铁路给水站管理粗放。铁路沿线给水站点因供水性质不同，按铁路“管 规”要求，其给水站又分别由水电段、工务段、车务段及沿线车站等运用管理。 由于未完全实施专业化集中系统管理，其给水站设备、水质等难以得到保障， 除大的站区有客车上水及枢纽所在地的给水站由铁路水电段专业管理外，沿线 站区生产、职工生活供水质量普遍较低。一方面由于水资源分布不均，环境污 染加剧，水源急待保护，水处理工艺急待提高。另一方面粗放管理，造成水资 源浪费，增加运输成本支出。再之，给水设备缺乏专业技术人员维护管理，设 备一旦出现故障，将影响铁路正常的生产运输秩序。同时，管理的粗放造成水 损居高不下，如上海铁路局给水站平均水损在2 0 左右，最大的站区水损达5 7 ， 给运输经营造成较大的潜亏。 2 2 中国铁路给水存在主要问题 2 2 1 水源水污染恶化与水质标准提高的矛盾 铁路给水其制水工艺均为常规的水处理工艺，即水源一混凝一沉淀一过滤 一消毒一贮配水设施。而这种常规水处理工艺，对处理可作为饮用水水源的地 表水是能够达到出厂水水质要求的，这种常规的处理工艺至今仍被世界大多数 国家所采用，成为目前饮用水处理的主要工艺。 近些年来，我国水源水质污染有加剧和恶化的趋势。据统计，我国已有1 3 以上河流受到污染，9 0 以上的城市水域严重污染，近5 0 的重点城镇水源不符 合饮用水标准。由于绝大多数铁路水厂还采用常规处理工艺，使处理后饮用水 水质得不到有效保证。 为了构建和谐社会，保障城乡居民饮水安全，2 0 0 7 年我国实施新颁布的生 活饮用水卫生标准( g b 5 7 4 9 - 2 0 0 6 ) ( 以下简称新标准) ，将规定指标由原标准的 3 5 项增至1 0 6 项。新增了微生物指标、消毒剂及其副产物指标、一般理化指标、 10 第2 章国内外铁路给水排水综述 有毒有害金属指标、有机污染物指标、农药指标、放射性指标等，但铁路水厂 执行新标准面临技术条件难以达到的难题。表现在： ( 1 ) 目前铁路水厂供水设施、净水工艺技术、管网改造和二次供水改造大 多进展迟缓，普遍存在检测能力不足的状况。常规水处理工艺只能对物理污染 和微生物污染进行净化处理，而无法对化学污染诸如农药杀虫剂、合成洗涤剂、 重金属各种有机和无机化合物及其他有害毒素进行深度处理。尤其是沿线小水 厂，由于自备井水源污染、设施陈旧、管理粗放等原因，供水合格率较低。面 对新标准既有水处理设施则显得落后，贯标工作难以开展。 ( 2 ) 铁路水厂水源的保护和改进是确保水质达标的前提，但现实是很多的 水源微污染现象仍严重存在，同时在水源防护能力上明显不足。备用水源不足， 一旦出现大面积水源长期恶化，铁路水厂供水将会面临严峻挑战。 ( 3 ) 常规检验项目是指能反映水质基本状况的检验指标，检出率比较高； 非常规检验项目是指根据地区、时间或特殊情况需要的检验指标。但在对饮用 水水质评价时，非常规检验项目具有同等作用，均属于强制执行的项目，非常 规检验项目如超过限值也同样评价为不许可。检验一个水样的非常规检验项目， 送外检验费用上千元，指标的大量增加，将大大增加检验费用。 ( 4 ) 随着化验项目的增加，新的配套生活饮用水卫生标准及检验方法 也要予以实施，一方面化验设备普遍不足，另一方面现有水质检测人员的业务 素质和能力较低。 ( 5 ) 由于铁路水厂供水设施大多陈旧、净水工艺技术多为常规处理、供水 管网陈旧锈漏严重，“二次污染则是铁路供水达标的一个巨大障碍。 2 2 2 给水所布局面临调整 给水站的主要任务是保证站区铁路运输、生产和职工生活等用水。随着铁 路大面积提速和生产布局调整，旅客列车上水成为其最主要的任务。即使在大 提速前为旅客列车上水的给水站，也因铁路的持续提速，列车运行速度快，运 行时间大幅度压缩，其中间站的客车上水功能也在削弱，旅客列车给水站设在 1 1 第2 章国内外铁路给水排水综述 区段站、有始发终到旅客列车的车站及其他根据行车组织需要上水的车站，其 间距也改为4 0 0 k m - - 一8 0 0 t a n 。特别是直达列车的开行，旅客列车只需在库内完成 上水作业。如第六次大提速后北京至福州的旅客列车，全程运行时间由原先的 3 3 小时3 0 分压缩到全程运行1 9 小时4 0 分，压缩近1 4 小时。上海到南昌的旅 客列车全程运行时间压缩5 小时4 5 分，只需5 小时0 8 分。加之，铁路大提速 之后，许多中间站的取消，对给水所布局带来的问题有： ( 1 ) 原有给水所能力过剩，给水所沿铁路线逐站分布数量过多； ( 2 ) 因生产布局调整，以及动车检修、库存基地的新建、扩建，又面临着 原有客技站给水能力不足，存在供水管网单一的矛盾。 ( 3 ) 在客车上水设施方面，一方面因旅客列车提速，中间站停车次数减少， 存在供水及设备能力过剩的状况；另一方面对于大的中间站及始发站因旅客列 车密度大、站停时间短、上水时间受控，又存在上水设备及给水能力急待扩能 的矛盾。 因此铁路原有的给水所及给水设备的布局已远远不适应铁路旅客列车大提 速的新要求。 2 2 3 铁路给水经营的改革 铁路的给水工作是确保早期铁路安全运输的前提下形成的铁路企业供水单 元，是在铁路计划经济运行的体系中实施全成本核算的，是铁路企业运输生产 的一部分。而随着铁路跨越式发展，精干运输主业，实施主辅分离，铁路给水 辅业化改制，使运输主业机构和人员得到精干。铁路给水工作必然随着蒸汽机 车的消失，从铁路运输主业的位置上退下来，而铁路给水要实施分离改制，要 l 实现自主经营，的确存在许多严峻的问题。 ( 1 ) 铁路给水管理缺乏专业性。铁路给水系统受站点分布局限，给水规模 具有“小、弱、散 的特点，给水系统的管理，因供水性质的不同，除大的站 区有客车上水及枢纽所在地的给水站由铁路水电部门专业管理外，其余站区的 给水设备，按铁路“管规”要求分为电务段、工务段、车务段及车站等进行运 12 第2 章国内外铁路给水排水综述 用管理，几乎均为：谁使用、谁维护、谁管理，给水管理缺乏专业性。 ( 2 ) 铁路给水缺乏市场竞争力。一是生产结构不合理，铁路沿线各站几乎 都设有给水站，供水量又是大小不一。而每个给水站至少都有4 、5 名职工值守， 造成了人员浪费供水成本过大。二是铁路给水普遍存在着设备陈旧、管网老化、 计量不完善、检测装备落后、水质化验能力薄弱，尤其是供水损失偏大。有的 站区水损率达3 0 - 4 0 ，远远超过一般市政水损率1 2 的指标，每年站段水损 高达几百万元之多。三是部分水源环境污染加剧，对常规水处理工艺下的水质 处理提出严峻挑战，加之大修更改资金落实困难，导致供水水质难以有效保障， 而修改后的国家饮用水水质标准更高，检测更严，规范更细。四是供水特种行 业许可证不易获取。铁路给水点多、分散、跨区域、跨地、市，因供水涉及公 共事业领域，社会安全、公共卫生、防疫等，必须在各地、市辖区内办理供水 特种行业许可证，加之对水质要求不断提高，目前铁路给水设施，绝大部分满 足不了供水企业的行业标准。五是内部管理不科学，铁路站段仍实行内部核算， 成本考核，生产经营与个人挂钩不紧、考核不严、压力不大，使职工缺乏经营 意识、竞争意识、发展意识，这些都构成了铁路给水工作的严峻性。 ( 3 ) 给水能力过剩与市场萎缩的矛盾。铁路给水工作重点由机车转为客车， 一方面随之出现给水能力过剩的问题，原为蒸汽机车补水的中间给水站，因蒸 汽机车的退役，纷纷转停封闭。另一方面，因水质处理不善，导致一些既有站 段转而驳接市政自来水，铁路地区生活用水近年来纷纷移交地方，造成铁路给 水步入一方面能力过剩，另一方面市场萎缩的窘境。 2 3 中国铁路排水现状与存在问题 2 3 1 铁路生产污水的处理 铁路生产污水主要是机务段、车辆段、机务折返段生产污水、油罐车洗刷 污水、车辆洗刷污水、客车洗刷污水、客运洗衣房洗涤污水、其他生产污水等。 根据污水的性质不同，其采取的污水处理方式也不同，更不能直接纳入市政污 水管网进行集中污水处理。同时，即使是同一铁路站区不同站段的生产污水， 13 第2 章国内外铁路给水排水综述 因污水的性质不同，也不能集中进行污水处理。即使是同一铁路站段，其生活 污水与生产污水也不宜共同收集一并进行污水处理。这必然造成铁路污水处理 设施、工艺复杂化，投入增多。随着生产布局的调整，运输站段的撤并，铁路 排水同样面临着处理设施分布不合理，污水水质发生变化，其污水处理工艺有 待改变，处理能力与生产不相符等问题，无法保证污水处理的处理效果，无法 满足环保治理要求。 2 3 2 旅客列车卸污方式改革 在铁路大提速之前，旅客列车厕所几乎全是直排式，即所有粪便全部通过 下水道排到了线路上，其粪便雾化后成为微粒扩散于空气中，一旦有病毒，危 害更大，特别是列车提速后，其特快列车基本中途不停车，根本谈不上“到站 关闭厕所 ，火车随地随时“大小便”的现象非常普遍。- n 旅客列车有数十个 厕所，其粪便雾化微粒子释放数量十分惊人，不但旅客受害，而且铁路周围的 居民受害更深。由于火车高速运行和风速所致，危害范围极广，病毒就会趁着 粪便微粒子飘得很远。 火车粪便是万恶之源，是肝炎和大多数人体寄生虫全国性传播的罪魁祸首。 火车“大小便问题应该尽快解决。甲肝、乙肝和乙肝病毒携带者的粪便均含 病毒。除此之外，蛔虫、钩虫、血吸虫、肝吸虫、肺吸虫、姜片虫、痢疾阿米 巴等大多数人体寄生虫都经粪便传播。 2 3 3 客车卸污地面接收方式的选择及布局 客车厕所卸污地面接收方式，通常选择两种方式，即固定式和移动式接收 方式。由于铁路大提速之前我国铁路客车绝大多数采用直排式厕所，应用密闭 式厕所始于广深线准高速动车组，后陆续在京沪线、沪宁线、昆明一石林、北 京一天津的部分车组上应用。我国铁路第五次大提速，开始采用的新型快速列 车均安装了密闭式厕所，多为真空式和自动开闭式。地面接收方式采用移动式 真空吸污车，一般在车辆检修、整备作业时卸污。另在京秦线提速及秦沈客运 14 第2 章国内外铁路给水排水综述 专线工程中分别设置了固定式重力接收设施。固定式真空中心接收系统已试验 研究使用。 地面污物接收方式的选择是一个十分复杂的系统问题，接收方式各有利弊。 对于我国铁路客车卸污的地面接收设施，无论是移动式还是固定式接收方式均 是需要深入研究的新课题，客车卸污地面接收点的布局也近乎空白。 2 3 4 客车卸污污物处理及排放 客车卸污的污物由地面或移动真空吸污车接收，将污物收集后输送至污水 处理场，与站区污水混和处理达标后排放。客车卸污的污物属于高浓度有机污 水，客车卸污粪便污水的特点具有“三高”，即高氨氮浓度、高有机物浓度、高 悬浮物浓度。原有的污水处理设施是依据客整所、车辆段生产污水处理能力设 计的。客车厕所改造后，客车污物卸污量的增加，原有的污水处理能力不足， 则不能满足其污水处理达标排放的要求。而且既有的铁路污水处理设施及处理 工艺仍存在许多问题，卸污物处理难以满足环保的有关规定和要求。 2 4 国内外铁路给水排水差异分析 2 4 1 运营里程的差异 到2 0 0 6 年，铁路运营里程增至7 6 6 万l ( m ，人均不足6 厘米，仅是美国的 1 1 4 ，德国的1 1 9 ，甚至低于印度。而且铁路主要干线均采用客货列车混行方 式，铁路客运专线建设尚处于启动阶段。与国外铁路相比，无论从路网结构及 路网建设方面都存在较大的差距。如日本，作为一个陆地面积仅3 7 8 万平方公 里的岛国，至1 9 9 9 年仅客运新干线己达到2 3 7 6 9 k m ，年运送1 4 亿人次以上。 由于国外铁路路网发达，客车密度大，运行速度快，运行时间短，城市化程度 高，因此，国外铁路的给水排水大多直接由市政给水及市政排水部门处理。国 外铁路没有自己独立运营的水厂，其客车卸污也均在客整所客车库检作业时完 成，其污物纳入市政污水处理系统统一处理，与我国铁路给水排水模式完全不 同。 1 5 第2 章国内外铁路给水排水综述 2 4 2 旅客密度及国情的差异 我国属于典型的大陆国家，东中西部经济发达程度和铁路路网疏密度存在 较大差异。特别是东西之间的高密度人流，形成了中国独有的季节性高峰客运 现象，与国外铁路客运差异极大，每年的“五一 、“十一”黄金周、“春运”民 工潮、探亲潮、学生潮的涌现，给中国本不发达的铁路运输带来巨大的压力， 造成旅客运输空前紧张，主要客运站爆满、旅客列车严重超员，临时旅客列车 开行量大。2 0 0 8 年2 月1 3 日春节长假结束后的第一天，全国铁路发送旅客5 0 8 4 万人，增开临时旅客列车 7 7 5 列。在如此“春运”高压下，铁路的给水排水及 服务质量也难以得到保证。春运期间人流多、车速慢、客车运行时间长，必然 需要保证旅客途中饮水，同时，要有中间站保障客车卸污工作。在目前中国铁 路的现状下，由于客车车体都满足不了运输需求，特别是在几个客运高峰时期。 因此，所谓的“绿皮车 临时改装的临客车，其客车厕所卸污仍是直排式随时 随地排放。 2 4 3 铁路给水排水经营模式的差异 国外( 如日本) 民营占主导地位的铁路企业，铁路的给水排水及客车卸污、 污物