鐵路客車上水栓水力計算模型的建立與分析論文
1 概述
客車上水系統的設計是鐵路給水站設計的一項重要內容。鐵路經過六次大提速后，運行速度和路網結構已發生了很大變化。為了適應鐵路旅客運輸發展需要，鐵路運輸組織逐步壓縮了客車到站后的停車時間，對客車給水站的設計和車站上水工作帶來很大壓力。為保證客車的正常供水，合理的進行客車上水系統的設計就顯得非常重要。由于客車上水栓的間距一般為 25m，顯然不屬于長管的水力計算范疇，為合理確定客車上水栓的給水管管徑及供水水壓，需要逐段進行詳細的水力計算，設計人員利用 Excel 的計算功能，建立數學模型可提高設計效率。
2 客車上水栓的布置形式
客車給水站應有專供客車給水栓用水的給水干管，每排栓管應按兩端進水或環狀布置，也可從中部與給水干管連接成 T 形，每排客車給水栓管均應設置控制閘閥和計量裝置。客車上水栓的布置形式會直接影響客車上水的速度。客車上水栓宜布置成環狀，以利于客車上水時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
客車上水單元是由注水管接頭、軟管、附屬管道及閥門、軟管收放裝置、控制裝置等組成的整體。上水單元進水管直徑為 DN40，上水單元軟管長度不大于 15m，公稱直徑為 DN32 或 DN25。向客車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。客車上水栓 25m 的服務水頭包括有進水管、閥門、上水軟管、客車上水栓接頭及車體內上水鋼管的水頭損失。進行客車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，兩側均能進水，栓口每處出水2.5l/s，《鐵路給水排水設計規范》TB10010-2008 規定，客車給水栓最小服務水頭從軌頂算起 25m，從軌頂與栓管之間還有一定高差，不同工程客車上水栓安裝方式的不同，這一高差不盡一致，為簡化計算這里取 1.0m，栓管處最小服務水頭為 25+1=26m。
3.3 模型的應用
以某大型給水站高速車場為例，共設有 6 排列車上水栓，上水栓間距 25m，每排 18 座，動車長編組16 列，2 列為備用，備用的栓室不計入流量，列車上水栓均為單栓，上水供水主管直徑 DN200，兩端客車上水栓距離環網給水主管距離 35m，上水供水主管長35×2+25×(18-1)= 495m。
4 結論
在進行客車上水栓水力計算時，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%進行估算而且每個栓頭處服務水頭不同，造成每個上水單元管道流速不同，應進行詳細的水力計算。
為保證客車的正常供水，達到規范設計要求，對于單栓，T 型或兩端進水時栓管管徑不宜小于 DN150，一側進水時栓管管徑不宜小于 DN200;對于雙栓，T型或兩端進水時栓管管徑不宜小于 DN200，一側進水時栓管管徑不宜小于 DN250。
通過編制 Excel 水力計算表，能快速進行水力計算，修改相關數據可對其他工程以及不同管材進行快速計算，有較強的通用性，可提高設計效率。
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