一种污物容量探测方法、卫生系统及轨道车辆

摘要

本发明涉及一种污物容量探测方法、卫生系统及轨道车辆，探测方法包括废水污物排放设备和贮存箱，所述贮存箱上设置有与初始档位、满液档位及至少一档中间档位，每个档位对应设置有液位开关，包括如下步骤：计算每个档位对应的贮存箱内污物的理论容量；将计算出的理论容量与对应档位的液位开关动作时的实际容量对比；根据对比结果判定该档位对应的液位开关处于正常工作状态还是故障状态，以此类推直至箱满。本发明通过贮存箱理论容量的确认，与液位开关配合实现液位的双保险监控，确保在液位开关发生故障时仍可保证贮存箱可靠工作，可预警铁路客车运营过程中因故障导致污物箱满后外溢在轨道上，实现列车污物、废水零排放，节能环保。

权利要求

1.一种污物容量探测方法，包括废水污物排放设备和贮存箱，所述贮存箱上设置有与初始档位、满液档位及至少一档中间档位，每个档位对应设置有液位开关，其特征在于，包括如下步骤：A、计算每个档位对应的贮存箱内污物的理论容量；

B、将计算出的理论容量与对应档位的液位开关动作时的实际容量对比；

C、根据对比结果判定该档位对应的液位开关处于正常工作状态还是故障状态，以此类推直至箱满。

2.根据权利要求1所述的一种污物容量探测方法，其特征在于：在上述步骤B中，具体包括，对比理论容量与实际容量的差值是否在设定误差范围内；

误差范围公式如下：

其中，V1——贮存箱的理论容量；

Vt——贮存箱实际容量；

kmin——误差下限系数；

kmax——误差上限系数。

3.根据权利要求2所述的一种污物容量探测方法，其特征在于：在上述步骤C中包括，如理论容量与实际容量的差值在误差范围内，判定该档位对应的液位开关处于正常工作状态；

如理论容量与实际容量的差值超出误差范围，则判定该档位对应的液位开关处于故障状态。

4.根据权利要求3所述的一种污物容量探测方法，其特征在于：在上述步骤C中，还包括：当判定液位开关处于正常工作状态时，以该液位开关对应的实际容量为基准容量，重新计算由该档位至下一高档位的理论容量，重复上述步骤B和C直至箱满；

当判定液位开关处于故障状态时，以上一较低档位的液位开关对应的实际容量为基准容量，重新计算由上一较低档位至下一高档位的理论容量，重复上述步骤B和C直至箱满。

5.根据权利要求1所述的一种污物容量探测方法，其特征在于：还包括步骤D，在理论容量或实际容量中有一个指标达到满液档位时，判断污物箱已满，报警提示，控制卫生系统停止使用。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种污物容量探测方法，其特征在于：所述贮存箱内污物的理论容量等于废水污物排放设备的每次排空的排放量与累计排空次数的乘积。

7.一种实现如权利要求1-6任一项所述的污物容量探测方法的卫生系统，包括废水污物排放设备、贮存箱和控制单元，在所述贮存箱上设置有与初始档位、至少一档中间档位及满液档位对应设置的液位开关，其特征于，所述控制单元包括：次数累计模块，用于累计废水污物排放设备的排空次数；

计算模块，用于计算贮存箱内已收集的污物的理论容量；

比较判断模块，用于将计算出的理论容量和每个档位液位开关动作时对应的实际容量分别进行比较；

控制显示模块，用于根据比较结果，判断和显示对应的液位开关是处于正常工作状态还是处于故障状态。

8.根据权利要求7所述的一种卫生系统，其特征在于：在所述比较判断模块中预先存储有每个档位的误差下限系数kmin和误差上限系数kmax。

9.根据权利要求7所述的一种卫生系统，其特征在于：所述贮存箱为污物箱或中转箱或废水箱。

10.一种轨道车辆，其特征在于：安装有如权利要求7-9任一项所述的卫生系统。

说明书

一种污物容量探测方法、卫生系统及轨道车辆

技术领域

[0001] 本发明涉及一种卫生系统，特别涉及一种安装在轨道车辆上的卫生系统及卫生系统中污物容量的探测方法，属于轨道车辆卫生系统控制技术领域。

背景技术

[0002] 近年来，国内高铁动车等卫生间均装备真空集便系统，用于收集卫生间便器的污物及盥洗废水，并暂存于车下污物箱内，当车列进站入库后将污物箱内的污物抽入吸污车或市政管网进行处理。污物箱内设100％满液位开关，用于控制箱满后卫生间停用，防止继续使用导致污物溢流到轨道上，造成污染。

[0003] 列车上的真空集便系统在使用过程中，污物箱内工况比较恶劣，污水中夹杂着大量卫生纸、卫生巾及其它杂物，结合常有发生的污物附着结干结圬等问题，使得污物箱液位开关经常发生故障，不能及时将污物箱的实际容量情况传达至控制系统，造成污物外溢。现国内铁路污物箱液位常用的有浮球式机械液位开关、电容式液位开关等几形式，均存较高的故障率，浮球开关经常被污物、卫生纸挂住不浮起，电容式液位开关表面容易结圬导致无信号输出。

[0004] 目前应对污物箱复杂工况，至今没有完全适用可靠产品。

发明内容

[0005] 本发明主要解决的技术问题是，提供一种污物容量探测方法和卫生系统，通过贮存箱理论容量的确认，与液位开关配合实现液位的双保险监控，确保在液位开关发生故障时仍可保证贮存箱可靠工作。同时提供一种安装有该卫生系统的轨道车辆。

[0006] 为实现上述目的，本发明的第一个技术方案是：

[0007] 一种污物容量探测方法，包括废水污物排放设备和贮存箱，所述贮存箱上设置有与初始档位、满液档位及至少一档中间档位，每个档位对应设置有液位开关，包括如下步骤：

[0008] A、计算每个档位对应的贮存箱内污物的理论容量；

[0009] B、将计算出的理论容量与对应档位的液位开关动作时的实际容量对比；

[0010] C、根据对比结果判定该档位对应的液位开关处于正常工作状态还是故障状态，以此类推直至箱满。

[0011] 进一步，在上述步骤B中，具体包括，对比理论容量与实际容量的差值是否在设定误差范围内；

[0012] 误差范围公式如下：

[0013]

[0014] 其中，V1——贮存箱的理论容量；

[0015] Vt——贮存箱实际容量；

[0016] kmin——误差下限系数；

[0017] kmax——误差上限系数。

[0018] 进一步，在上述步骤C中包括，如理论容量与实际容量的差值在误差范围内，判定该档位对应的液位开关处于正常工作状态；

[0019] 如理论容量与实际容量的差值超出误差范围，则判定该档位对应的液位开关处于故障状态。

[0020] 进一步，在上述步骤C中，还包括：

[0021] 当判定液位开关处于正常工作状态时，以该液位开关对应的实际容量为基准容量，重新计算由该档位至下一高档位的理论容量，重复上述步骤B和C直至箱满；

[0022] 当判定液位开关处于故障状态时，以上一较低档位的液位开关对应的实际容量为基准容量，重新计算由上一较低档位至下一高档位的理论容量，重复上述步骤B和C直至箱满。

[0023] 进一步，还包括步骤D，在理论容量或实际容量中有一个指标达到满液档位时，判断污物箱已满，报警提示，控制卫生系统停止使用。

[0024] 进一步，所述贮存箱内污物的理论容量等于废水污物排放设备的每次排空的排放量与累计排空次数的乘积。

[0025] 本发明的第二个技术方案是：

[0026] 一种实现如上所述的污物容量探测方法的卫生系统，包括废水污物排放设备、贮存箱和控制单元，在所述贮存箱上设置有与初始档位、至少一档中间档位及满液档位对应设置的液位开关，所述控制单元包括：

[0027] 次数累计模块，用于累计废水污物排放设备的排空次数；

[0028] 计算模块，用于计算贮存箱内已收集的污物的理论容量；

[0029] 比较判断模块，用于将计算出的理论容量和每个档位液位开关动作时对应的实际容量分别进行比较；

[0030] 控制显示模块，用于根据比较结果，判断和显示对应的液位开关是处于正常工作状态还是处于故障状态。

[0031] 进一步，在所述比较判断模块中预先存储有每个档位的误差下限系数kmin和误差上限系数kmax。

[0032] 进一步，所述贮存箱为污物箱或中转箱或废水箱。

[0033] 本发明的第三个技术方案是：

[0034] 一种轨道车辆，安装有如上所述的卫生系统。

[0035] 综上所述，本发明提供的一种污物容量探测方法、卫生系统及轨道车辆，与现有技术相比，具有如下优点：

[0036] (1)本发明通过贮存箱理论容量的确认，与液位开关配合实现液位的双保险监控，确保在液位开关发生故障时仍可保证贮存箱可靠工作，可预警铁路客车运营过程中因故障导致污物箱满后外溢在轨道上，实现列车污物、废水零排放，节能环保。

[0037] (2)本发明中提供的污物容量探测方法和卫生系统可适用于各类安装在城市内的移动卫生间、车载卫生间及轨道车辆上。

附图说明

[0038] 图1是本发明实施例一卫生系统结构图；

[0039] 图2是本发明的探测方法流程图；

[0040] 图3是本发明实施例二卫生系统结构图。

[0041] 如图1至图3所示，污物箱1，中转箱2，废水箱3，洗手盆4，便器5，真空发生装置6，水增压器7，排水管8，第一排泄阀9，排污管10，第二排污阀11，排污管12，第三排污阀13。

具体实施方式

[0042] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

[0043] 实施例一：

[0044] 如图1所示，本实施例中提供的一种卫生系统，为真空集便卫生系统，卫生系统包括废水污物排放设备、贮存箱和控制单元，在贮存箱上设置有与初始档位、至少一档中间档位及满液档位对应设置的液位开关。

[0045] 其中，贮存箱可以是卫生系统中的污物箱1、中转箱2或废水箱3，废水污物排放设备包括洗手盆4、便器5等。污物箱1或中转箱2连接有真空发生装置6，便器5的供水管路上串接有水增压器7，洗手盆4和便器5的进水管与清水箱(图中未示示)连接。

[0046] 本实施例中，卫生系统中没有安装中转箱2，洗手盆4排放的废水依靠重力排放至废水箱3内暂存，废水箱3与污物箱1之间通过排水管8连通，在排水管8上串接有第一排泄阀9，污物箱1连接真空发生装置6，污物箱1采用真空保持式箱体。当废水箱3达到满液位时，启动真空发生装置6并在污物箱1内建立真空，当真空度达到设置时，打开第一排污阀9，将废水箱3内收集的废水在负压的作用下吸入至污物箱1内。

[0047] 便器5底部通过排污管10与污物箱1连通，在排污管10上设置第二排污阀11。当乘客使用卫生后，按压冲洗开关，水增压器7动作将清水箱提供的冲洗水加压，再通过便器5上的喷嘴冲入便器5内进行冲洗，同时真空发生装置6在污物箱1内建立真空，当真空度达到设置时，控制第二排污阀11打开，污物在负压的作用下吸入到污物箱1内。

[0048] 污物箱1上都设置有液位开关，液位开关的设置数量一般分为两种，一种设有0％、25％、50％、75％、100％等5档液位开关，另一种设有20％、80％、100％等3档液位开关。

[0049] 随着便器5和废水箱3的频繁排放，污物箱1内的污物逐渐增多，到达相应的液位后，对应的液位开关信号导通，并传递到控制单元上，当然污物箱满时，100％液位开关导通，信号传递到控制单元，报警提示污物箱1已满，车辆司乘人员锁闭相应的卫生间。当列车结束当日运营入车辆段检修库后，污物箱1由抽污设备进行排空。

[0050] 为了简化说明，以下按真空保持式污物箱1设置5档液位开关，卫生系统中不设置中转箱2，而是将废水箱3及便器5排放的废水和污物直接排放至污物箱1内的卫生系统为例进行说明，其它形式和种类的污物箱1、中转箱2、废水箱3的废水和污物容量时探测方法相同。

[0051] 在污物箱1内设有5档液位开关，用于显示及控制污物箱1内污物的容量状态。5档液位开关分别为0％、25％、50％、75％、100％。其中，0％液位为初始档位，0％液位开关用于显示及监测污物箱排空的状态；25％和50％液位为中间档位，液位开关用于显示污物箱液面状态；75％液位也为中间档位，液位开关用于给列车司机室的总控制台预警，告之污物箱1接近使用上限；100％液位为满液档位，100％液位开关用于控制卫生间停用。

[0052] 本实施例中，卫生系统中的控制单元包括次数累计模块、计算模块、比较判断模块和控制显示模块。

[0053] 其中，次数累计模块，用于累计废水箱3和便器5的排空次数。如果污物箱1只收集便器5污物，则只统计便器5的排空次数。

[0054] 计算模块，用于计算污物箱1内已收集的污物的理论容量。因便器5每次冲水量为定值，每次便器排泄物的排放量平均值也稳定，废水箱3每次排空的排放量同样为定值，计算模块根据累积便器5和废水箱3的排空次数，即可计算出污物箱1的理论容量。公式如下：

[0055] V1＝n×(d+f)+m×k   (1)

[0056] 其中，V1——污物箱的理论容量；

[0057] n——便器使用排空的次数；

[0058] m——废水箱排空的次数；

[0059] d——便器每次冲水量,单位为L/次；

[0060] f——每次使用便器的平均排放量，单位为L/次；

[0061] k——废水箱每次排空的排放量，单位为L/次。

[0062] 比较判断模块，用于将计算出的污物箱1的理论容量和25％、50％、70％、100％的实际液位对应容量分别进行比较。在比较判断模块中预先存储有误差范围，即预先设定有误差下限系数kmin和误差上限系数kmax，判断理论容量和实际容量之间的差值是否在误差范围内。公式如下：

[0063]

[0064] 其中，V1——污物箱的理论容量；

[0065] Vt——污物箱实际容量；

[0066] kmin——误差下限系数；

[0067] kmax——误差上限系数。

[0068] 控制显示模块，用于根据比较判断模块输出的比较结果，判断液位容量对应的液位开关是处于正常工作状态还是处于故障状态，并将判断结果在显示器中显示出来供乘务人员参考，同时，当在判断为满足满液位条件时报警提示。

[0069] 当污物箱1的理论容量超出误差范围时，判断为对应容量的液位开关处于故障状态，当污物箱1的理论容量在误差范围内时，则判断为对应容量的液位开关处于正常工作状态。如，当污物箱1的理论容量达到25％液位时，25％对应的液位开关会有四种状态，一是提前接通，二是正常接通，三是延迟接通，四是一直未接通，此时，如果25％液位开关接通时的实际容量与接通时的理论容量之间的差值超出误差范围，即判断25％液位开关处于故障状态，一直未接通的情况可直接判断为25％液位开关处于故障状态。正常接通时，或提前和延迟接通时的实际容量与理论容量之间的差值在误差范围内都判定为25％液位开关处于正常工作状态。

[0070] 当判定25％液位开关处于正常工作状态时，为减少理论计算的误差，之前的累计排空次数清零，以此时25％液位开关接通时的容量为基准容量，重新开始累计排空次数，计算下一高液位阶段的理论容量，即计算由25％至50％液位的理论容量，依次类推直至污物箱满。

[0071] 当判定25％液位开关处于故障状态时，累计排空次数不清零，以上一个较低的处于正常工作状态的液位开关所对应的容量为基准容量，作为累积计算的始点，累计排空次数，计算至下一高液位阶段的理论容量，即累计计算由0％至50％液位的理论容量，依次类推直至污物箱满。

[0072] 当判定100％满液位开关无故障，而其它低液位开关均处于故障状态时，控制显示模块如果判断累积污物箱满的容量在理论范围内，此时依100％满液位开关信号为首要控制条件，100％满液位开关接通即判断为污物箱已满，报警提示，控制系统停用。当0％、25％、50％、75％、100％中所有液位均故障时，控制显示模块如果判断累积污物箱1的容量已达到箱满的理论容量时报警提示，控制系统停用。即在理论值或实际值中只要有一个指标达到满液位时，即判断污物箱已满，报警提示，控制系统停用。

[0073] 如图2所示，具体方法包括如下步骤：

[0074] A、以0％液位的排空档位为空箱液位，由次数累计模块累积废水箱3和便器5的排空次数，由计算模块根据排空次数计算出污物箱1的理论容量。

[0075] B、将计算出的污物箱1的理论容量和25％、50％、70％、100％的实际液位对应容量分别进行比较。判断理论容量和实际容量之间的差值是否在误差范围内。

[0076] 具体为，当污物箱1的理论容量达到25％液位时，将理论容量与对应的25％液位开关接通时的实际容量做对比，计算25％的理论容量与25％液位开关接通时的实际容量的差值是否在设定误差范围内。

[0077] 50％、70％、100％液位时分别以相同的方式进行对比。

[0078] C、根据比较结果依次判断各档位液位开关是处于正常工作状态还是处于故障状态，直至污物箱满。

[0079] 具体为，当25％的理论容量与25％液位开关接通时的实际容量的差值在误差范围内，即理论容量与实际容量基本符合时，判定25％液位开关处于正常工作状态，以此类推。

[0080] 此时，为减少理论计算的误差，将之前的累计排空次数清零，以目前实际液位(如25％液位开关接通所在容量)为基准，重新累积下一高液位阶段的排空次数，即累计25％液位至50％液位的排空次数，再将50％液位的理论容量和实际容量进行对比，判断50％液位开关是否处于正常工作状态，依次类推直至污物箱满。

[0081] 当25％的理论容量与25％液位开关接通时的实际容量的差值超出误差范围时，或25％液位开关一直未接通时，即理论容量与实际容量不符合时，判定25％液位开关处于故障状态，以此类推。

[0082] 此时，以上一较低档位(0％液位档位)容量为基准，累积排空次数，判断下一高液位档位(50％液位档位)对应的液位开关是否发生故障，依次类推直至污物箱满。

[0083] D、在理论容量或实际容量中有一个指标达到满液档位时，判断污物箱已满，报警提示，控制卫生系统停止使用。

[0084] 当判定100％满液位开关无故障，而其它低液位开关均处于故障状态时，控制显示模块如果判断累积污物箱满的容量在理论范围内，此时依100％满液位开关信号为首要控制条件，100％满液位开关接通即判断为污物箱已满，报警提示，控制系统停用。当0％、25％、50％、75％、100％中所有液位均故障时，控制显示模块如果判断累积污物箱1的容量已达到箱满的理论容量时报警提示，控制系统停用。即在理论值或实际值中只要有一个指标达到满液位时，即判断污物箱已满，报警提示，控制系统停用。

[0085] 当0％、25％、50％、75％、100％中任一个或多个液位开关故障时，控制单元通过其中一个低液位为基准进行容量累积计算的始点，并通过和其它无故障的高液位进行对比，以次类推直至污物箱满。

[0086] 因列车首次载客前均进行污物箱1吸污清空，且各液位开关状态均进行检测，不会存在污物箱1液位全部故障情况，该探测方法通过污物箱1理论容量的确认，与液位开关配合实现液位的双保险监控，确保在液位开关发生故障时仍可保证污物箱可靠工作，有效解决列车运行过程中的液位故障导致的污物箱满，污物外流的情况发生。

[0087] 本发明中提供的污物箱容积探测方法和卫生系统可适用于各类安装在城市内的移动卫生系统、车载卫生系统及轨道车辆卫生系统等。

[0088] 实施例二：

[0089] 如图3所示，本实施例中，在卫生系统中安装有中转箱2，洗手盆4排放的废水依靠重力排放至废水箱3内暂存，废水箱3与中转箱2之间通过排水管8连通，在排水管8中设置第一排污阀9，中转箱2连接真空发生装置6，当废水箱3达到满液位时，启动真空发生装置6并在中转箱2内建立真空，当真空度达到设置时，打开该排污阀，将废水箱3内收集的废水在负压的作用下吸入至中转箱2内。

[0090] 便器5底部通过排污管10与中转箱2连通，在排污管10上设置第二排污阀11。使用者按下冲洗开关后，水增压器7动作将清水箱提供的冲洗水加压，再通过便器5上的喷嘴冲入便器5内进行冲洗，冲洗结束后，启动真空发生装置6并在中转箱2内建立真空，当真空度达到设置时，打开第二排污阀11，冲洗水和污物在负压的作用下通过排污管10吸入到中转箱2内。

[0091] 该卫生系统中，污物箱1选择为常压式污物箱，中转箱2与污物箱1之间通过排污管12连通，在排污管12中设置第三排污阀13。中转箱2达到满液位状态时，打开第三排污阀13，同时通过压缩气源向中转箱2内施加正压，将中转箱2内暂存的废水和污物排放至污物箱1内。中转箱2也可以根据系统设定，按吸污的次数定期将废水和污物排放至污物箱1内。

[0092] 该卫生系统中，中转箱2中设置有多档液位开关，其只部的污物容量可以采用实施例一中所述的探测方法进行探测。

[0093] 污物箱1的污物容量也可以采用实施例一中所述的探测方法进行探测，其中污物箱1的理论容量，通过累计中转箱2的排空次数和每次排空时的排放量还确定。

[0094] 因中转箱2的污物为定期定量排放，因此，污物箱1的理论容量也可以如实施例一中所述的，累计废水箱3和便器5的排空次数和每次排空时的排放量。

[0095] 实施例三：

[0096] 一种轨道车辆，采用如实施例一和实施例二中所述的卫生系统，同时采用如实施例一中所述的污物容量探测方法控制污物箱1的工作状态。

[0097] 如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。