严寒地区动车组库房室内环境控制技术研究

于世平，张正舟，陈东杰

（1中国铁路经济规划研究院有限公司正高级工程师，北京 100038；2中国铁路经济规划研究院有限公司正高级工程师，北京 100038；3中国铁路经济规划研究院有限公司正高级工程师，北京 100038）

0 引言

严寒地区冬季室外环境温度较低[1]，铁路动车组库房不仅需要提供动车组检修、整备等一体化作业任务的工作空间，而且需要保证作业空间的室内热环境，以满足工人的作业需求[2]，特别是融冰除雪的环境要求，进而保障列车的运营安全。本次研究通过调研分析的方式，发现严寒地区动车库存在需优化提升的情况，通过研究分析，得出严寒地区动车组库房室内环境控制的技术关键。

1 严寒地区动车组库房主要设计标准

经调研，东北严寒地区动车段（所）的动车组库房主要设计参数见表1。

表1 动车组库房设计主要参数表

随着时间年限的推移，越往后建设的库房在围护结构的保温上做得越好，实现的节能率也越高，从最初的50%提升到了65%。围护结构的提升，不仅有利于提高库内温度，也有利于大库的采暖能耗节约[4]，因此，适当提高动车组库房的围护结构保温的标准，对于大库而言是有很大作用的。

2 动车组库房情况

2.1 围护结构

1）部分检查库天窗形式使用效果不佳。经调研，目前检查库天窗主要有三种形式：上承式、平铺式及上拱式。上承式纵向天窗保温效果及采光不佳，平铺式天窗积尘不易清理，且容易出现破损情况。上拱式天窗则不易积灰、采光效果好、且不容易损坏，在各种形式的天窗中使用效果最好，更适合在大库中使用。上拱式天窗详见图1、图2。

图1 上拱式天窗剖面

图2 上拱式天窗实景

2）检查库部分防尘地面有开裂破损情况。既有检查库地面材质主要有环氧地坪漆、水磨石、金刚砂、环氧彩砂四种形式。在调研的大库中，环氧地坪漆及水磨石地面存在耐酸碱较差、少量破损等问题，金刚砂地面存在局部地面硬脆、开裂等问题（图3）。环氧彩砂地面为新建，目前问题较少（图4）。

图3 金刚砂地面

图4 环氧彩砂地面

2.2 供暖系统

1）检修库地沟内管线检修不便。目前库内管线敷设主要采取综合管沟、综合支吊架两种方式。综合管沟内积水潮湿，盖板检修维护量大且不便。综合支吊架便于维修，无上述缺点。因此，在有条件的情况下库内管道敷设，优先考虑敷设于综合支吊架内（图5）。

图5 综合支吊架

2）地沟内翅片散热器存在破损现象。检查、检修库内大量融雪、洗车等作业，酸性和碱性洗涤剂及融雪剂，对地沟散热器造成影响（图6）。

图6 地沟散热器

股道间设置的地沟散热器及管路应加厚管材或采用防腐喷涂或耐腐蚀材质的类型，并同时考虑一定的防溅水的措施，以减轻库内检修作业对散热器及管路的影响，增加系统使用寿命。

3）顶吊暖风机组升温效果不明显，噪声偏大。所调研的动车组库房供暖均以散热器为主，暖风机供暖为辅[5]。顶吊暖风机组风噪偏大，开启后影响现场作业（图7）。侧式暖风机组因供暖水温较低，升温效果不明显（图8）。

图7 顶吊暖风机组

图8 侧式暖风机组

为了满足辅助供热的需求，尽量选用侧吹式暖风机，并采用高温热水供热或是选用电热型暖风机组，保证暖风机组的供热能力。

4）检查库、整备库工程未配套工业电风扇。虽然严寒地区夏季室外温度普遍不高，但在动车组集中检修作业期间，空调机组、变压器及照明灯具产生的大量热量，引起顶部检修区温度超标。此时，普通的侧高窗通风（图9）并不能完全满足检修作业环境需求，需要在检查库、整备库三层平台设置工业风扇（图10）满足夏季通风降温。

图9 侧高窗

图10 工业风扇

2.3 融冰除雪问题

目前融冰除雪措施主要有热风提升库温、热水高压冲洗、人工机械敲打等。热风式融冰除雪热源有燃气式、热水式和蒸汽式三种，其中燃气式因安全隐患问题不宜采用，热水式因市政热水来水温度难以控制效果不甚理想，蒸汽式目前效果最好。两种方式目前均需辅以人工机械敲打作业。

无论采用提升库温到30～40 ℃热风融冰除雪（图11），还是采用40～50 ℃的高压热水融冰除雪（图12），热量及水资源消耗都是需要着重考虑的问题。

图11 热风式融冰除雪

图12 高压热水冲洗融冰除雪

由于不同车型、不同部位、不同运行时间、不同运行交路等因素产生的积冰积雪规律不同，对应不同热源形式的融冰除雪措施需进一步研究。

2.4 临修库长度

本次调研的临修库原设计为60 m，冬季临修作业两侧库门需同时开启，库温极低，影响现场作业和设备运行。为了解决此问题，目前使用单位已将临修库延长至246 m，可保证单组动车组停放。临修作业时可以关闭两端库门，完全在库内封闭作业，保证了库内温度，提升了作业环境，保证了设备运行。延长后的临修库及动车存放效果见图13、图14。

图13 延长后的临修库

图14 临修库内的动车

3 优化提升建议

3.1 围护结构

1）库房天窗优先采用上拱式侧开天窗，顶部采用带坡度实体天窗，侧高窗设置开窗机，有效保障排烟性能及采光通风效果的同时，提高运维的便捷性。

2）鉴于工艺特点及作业环境的调整，大型库房对地面耐磨、耐腐蚀等要求不断提高，新建库房暂采用环氧彩砂地面，并加强施工质量控制。

3）严寒地区大型库房应严格控制窗墙比，建议采用砌块实体墙，外墙厚度不小于300 mm。

3.2 供暖系统配置

1）新建动车组库房供暖以散热器为主，外墙布置双排散热器、检修沟轨道桥支墩间或沟内两侧布置散热器；检修沟内散热器及管路应加厚管材或采用防腐喷涂或耐腐蚀材质。辅助暖风机组采用侧吹可调喷口形式，高温热水或电制热。

2）采暖干管敷设优先布置于综合支吊架内。必须设置于地面以下的管道，优先考虑设置于检修沟内并加强防腐，或采用带防护壳的预制管道。

3）建议检查库、整备库三层平台上方设置工业风扇。

3.3 融冰除雪

1）进一步研究不同车型、不同部位、不同运行时间、不同运行交路等因素产生的积冰积雪规律，结合不同的热源类型选用适宜的融冰除雪措施。

2）新建融冰库减少库容积，提高围护结构热惰性，适当减小整库温升空间。

3）新建检查（客运整备）库兼顾融冰除雪时，增设散热器数量，适当提高库内设计温度，配备移动式融冰除雪设备。

4）进一步研究转向架局部封闭式热风融冰除雪的方案；优化现有动车组防冰设备，推进设备及防冻液国产化。

3.4 临修库长度

新建临修库长度按246 m 控制，保证单组动车组停放需求，冬季作业可完全室内化，既保证了维修设备正常运行，提高了维修作业人员舒适度，又大幅节省了能源。

3.5 绿色低碳

1）动车所洗车及融冰除雪工艺设置废水及废热回用系统，对洗涤及融雪废水进行针对性的净化回收，循环使用。

2）新建大型库房屋面预留安装太阳能光伏发电板条件。既有库房屋面按屋面形式结合大修计划适时增设太阳能光伏发电系统，充分利用太阳能。

4 结语

严寒地区动车组库房室内环境控制核心点在于冬季室内温度控制，提高围护结构的热惰性及密闭性，选用适宜的融冰除雪措施，配合工艺需求合理配置供暖系统，是解决问题的关键点。未来拟进一步研究不同因素下的积冰积雪规律，完善封闭式融冰除雪技术方案，推进防冰设备及防冻液国产化，推广废水/废热回用及太阳能等节能环保技术。