铁路客车上水栓水力计算模型的建立与分析

　　1 概述
　　客车上水系统的设计是铁路给水站设计的一项重要内容。铁路经过六次大提速后，运行速度和路网结构已发生了很大变化。为了适应铁路旅客运输发展需要，铁路运输组织逐步压缩了客车到站后的停车时间，对客车给水站的设计和车站上水工作带来很大压力。为保证客车的正常供水，合理的进行客车上水系统的设计就显得非常重要。由于客车上水栓的间距一般为 25m，显然不属于长管的水力计算范畴，为合理确定客车上水栓的给水管管径及供水水压，需要逐段进行详细的水力计算，设计人员利用 Excel 的计算功能，建立数学模型可提高设计效率。
　　2 客车上水栓的布置形式
　　客车给水站应有专供客车给水栓用水的给水干管，每排栓管应按两端进水或环状布置，也可从中部与给水干管连接成 T 形，每排客车给水栓管均应设置控制闸阀和计量装置。客车上水栓的布置形式会直接影响客车上水的速度。客车上水栓宜布置成环状，以利于客车上水时互相调节水压和流量，加快上水的速度，通常有以下3种布置形式。
　　3 水力计算模型
　　3.1 模型的准备
　　客车上水单元是由注水管接头、软管、附属管道及阀门、软管收放装置、控制装置等组成的整体。上水单元进水管直径为 DN40，上水单元软管长度不大于 15m，公称直径为 DN32 或 DN25。向客车上水栓配水的给水管道为栓管，向栓管供水的给水管道为干管。客车上水栓 25m 的服务水头包括有进水管、阀门、上水软管、客车上水栓接头及车体内上水钢管的水头损失。进行客车上水栓水力计算要详细计算上水干管的沿程水头损失以及上水干管向客车上水栓配水三通的局部水头损失。
　　3.2 模型的建立
　　正常供水时，两侧均能进水，栓口每处出水2.5l/s，《铁路给水排水设计规范》TB10010-2008 规定，客车给水栓最小服务水头从轨顶算起 25m，从轨顶与栓管之间还有一定高差，不同工程客车上水栓安装方式的不同，这一高差不尽一致，为简化计算这里取 1.0m，栓管处最小服务水头为 25+1=26m。
　　3.3 模型的应用
　　以某大型给水站高速车场为例，共设有 6 排列车上水栓，上水栓间距 25m，每排 18 座，动车长编组16 列，2 列为备用，备用的栓室不计入流量，列车上水栓均为单栓，上水供水主管直径 DN200，两端客车上水栓距离环网给水主管距离 35m，上水供水主管长352+25(18-1)= 495m。
　　4 结论
　　在进行客车上水栓水力计算时，栓管管径不同，局部水损与沿程水损的比值差别比较大，不能按照常规的 10 20%进行估算而且每个栓头处服务水头不同，造成每个上水单元管道流速不同，应进行详细的水力计算。
　　为保证客车的正常供水，达到规范设计要求，对于单栓，T 型或两端进水时栓管管径不宜小于 DN150，一侧进水时栓管管径不宜小于 DN200;对于双栓，T型或两端进水时栓管管径不宜小于 DN200，一侧进水时栓管管径不宜小于 DN250。
　　通过编制 Excel 水力计算表，能快速进行水力计算，修改相关数据可对其他工程以及不同管材进行快速计算，有较强的通用性，可提高设计效率。