空调列车室内微环境空气品质评价分析

张巨光 蔡 伟

(1.太原铁路局调度所，山西 太原 030000; 2.宁波工程学院建工学院，浙江 宁波 315016)

铁路运输作为我国中长途的主要运输方式之一，运量大、受气候和自然条件影响较小，近年来得到了跨越式发展，我国铁路正向高速化、舒适化、健康化的方向迈进。如何改善既有车内空气品质、保证旅客的舒适出行环境是当前研究的热点问题之一。然而，因空调列车室内微环境涉及到众多干扰因素的直接影响，尚未有严格的标准或规范来客观规定空调列车微环境空气品质的好坏，对此的研究尚很缺乏[1]。

本文通过调研太原铁路局所辖空调列车环境的实际状况，辨析影响空调列车室内空气品质的因素，结合室内微环境质量评价方法，提出改善空气品质的若干措施。

1 列车室内空气环境调研

太原铁路局是全国18个铁路局中货运量最大、运输收入最多的铁路局。笔者2011年7月对太原铁路局管辖内某空调列车进行了车厢内空气品质的调研统计，调查日的气候条件良好，列车内空调系统持续运行，气流组织为上送上回的孔板送风。鉴于所调研内容的理解和配合问题并兼顾年龄段的特点，调查对象以21岁～50岁的旅客为主。发放问卷调查80份，回收有效问卷71份。

图1给出了某空调列车上是否有异味的统计结果。由图1可知，29.6%的乘客认为该列车上无异味，和正常环境无明显差别。但57.7%的人觉得有异味，8.5%的人认为异味较重，其余4.2%的人感觉异味很重。分析可知，70.4%的人认为该空调列车上有异味，高速空调室内的空气品质不佳，存在一定的问题。

图2给出了空调列车上感觉呼吸情况调查结果。从图2可以看出，53.6%的人没有觉得空调列车上呼吸困难，但有40.8%的人觉得在空调列车上呼吸有一点困难，2.8%的人认为在列车上呼吸一般困难，同时还有2.8%的人觉得呼吸很困难。

2 列车空气质量影响因素辨析

现行空调列车环境控制设计之初，常局限于设定室内冷暖指标数值，简化认为只要满足了温湿度需求的环境便是创造了一个舒适的运行微环境。然而，室内微环境还包括湿环境、声环境和室内空气品质等。车内空气质量不能简单地被当作温湿度和浓度控制的指标，这是因为，温度合适的微环境下列车空气质量未必是健康的。调研中发现，很多乘客乘坐空调列车时都抱怨车内过于封闭，空气不新鲜，容易出现四肢乏力、呼吸不畅、皮肤干燥、胸闷等不舒适症状，这种情况在冬季工况下更甚。对于运行时间过长的空调列车，更应注意车内污染物对乘客的生理以及心理相关问题的影响，迫切需要掌握污染源的来源和扩散方式，以期寻找适当的途径去改善和提高。结合太原铁路局内的部分空调列车调研分析，归纳出干扰列车车厢微环境的影响因素。

2.1 新风量的影响

铁路客运人员密度大，春运、暑运和黄金周更是超员严重，这就要求增加新风量来削弱此影响。现行列车新风供给方式为不可调节的新风量，这一缺陷导致新风量不足[2]。随着工业化程度增强，不断排放的废气导致室外空气受到严重污染，甚至有些行车区间的室外环境质量指标还不如室内空气品质的相关指标数值。因此，在这些污染区域的不利情况下，过度加大新风的比例不仅未能改善室内空气环境，反而有恶化加剧的趋势。可以看出，新型空调列车应做到在稀释室内空气污染物浓度的前提下，合理确定好不同区间下空调系统的新风量的比例。

2.2 乘客自身的影响

列车运量大，成为人们中长途出行的首选。调研发现，乘客本身也是空调列车室内微环境的污染源之一。这是因为，广大乘客自身衣服以及行李等携带了大量的灰尘、细菌等污染物，这些污染物随着人员一起带到了密闭的车厢内。乘客的呼吸、汗液也会产生大量的二氧化碳、一氧化碳以及其他异味的气体。另外，还有部分乘客趁着乘务员不备，公然在车厢内吸烟，产生的众多危害气体很难扩散，容易发生灾害事故。笔者所在的铁路局所管辖的空调列车内就出现过夜间行车时，乘客吸烟造成火灾，烟雾蔓延到相邻其他车厢，造成乘客混乱的恶性事件，所幸并未造成人员伤害，车厢内吸烟问题一定要避免。

2.3 空调系统的影响

铁路大提速出现了大量夕发朝至列车，对设计提出了新要求。外部热环境参数不相同，对车厢内微环境的影响也不同。而目前的设计忽略了列车运行的特殊性[3]。

列车空调主要对温度进行调节，夏季能进行减湿处理，但对冬季加湿却束手无策。温度取决于乘务员经验水平，这种凭借主观意愿进行控制的情况下，出现夏季晚上室温太低、冬季室温过高且口干舌燥的现象，舒适感降低。

此外，现有列车空调系统不十分合理。单元式机组安装在车厢两端，回风口设置在过道顶部，这种上送上回气流组织使通风效率较低，特别是当污染物浓度较高时，由上而下的气流将与向上浮生的热污染相遇[4]。

2.4 装饰材料的影响

随着经济的发展和人们对乘车环境改善的迫切需要，新增的空调列车大都对其车内进行了装修改造，在满足节能的要求下，还采用了大量的各式装饰材料、隔热保温材料和调湿材料等。其装饰对旅客的舒适感起着不可忽视的作用，一方面是由于绝大部分装饰材料会释放出甲醛、苯等大量挥发性有机化合物，另一方面装饰材料为微生物的繁殖提供营养源。高速客车的装修比较高档，该问题尤为突出。

3 列车微环境质量评价方法

3.1 综合评价法

室内空气品质已成为现代建筑科学的前沿方向。室内空气品质评价常采用客观评价和主观评价相结合，客观评价指直接测量污染物浓度，一般选取 CO2，CO，SO2，NOx，甲醛，VOC 和菌落数7项指标作为评价参数，根据具体数值来判断污染物浓度是否超标，能否会干扰到人们的正常生活和生产的实际情况。主观评价则只能依靠人体的感觉器官进行定性的评价与初步分析，通过投票或者口述的方式来描述室内微环境的好坏。然而，不同的个体差异的存在，造成人群对环境、污染物的适应能力有所不同，使得主观评价方式难免存在着一定的缺陷和不足。

全球最权威的通风空调组织——美国供热通风空调工程师协会ASHRAE62-1989R先后提出了室内空气品质的两种不同概念和评价方法，分别是可接受室内空气品质和感受到的可接受的室内空气品质。从定义可以看出，前者的具体尺度是高于后者的，其原因是室内空气中的有些气体及微粒客观上没有任何味道，对人体也没有任何刺激性，但对人的健康危害却不容忽视。也正是源于此，可接受的室内空气品质概念因将客观浓度的评价指标和人体的主观感觉因素相结合并已为人们所广泛接受和应用。

3.2 车内空气品质等级划分

车内空气品质评价早期采用污染物单项指标评价法，后随着污染物的种类及污染形式逐渐被揭示和掌握，各种评价方式也不断完善和发展。

主观评价以乘客人体的舒适性及感觉为评价标准，而且不同人群对同一环境可能存在感觉差异，使得主观评价的适应性受到一定的制约。

空调列车空气品质分级基准见表1。

表1 空调列车内空气品质分级说明[4，5]

4 改善空调列车空气品质的技术措施

4.1 消除污染源

从污染源头治理车厢内环境问题，是控制和改善现代空调列车微环境的首要途径。首先，要防止室外污染气体从车门、窗户等开口处的入侵。其次，要切实减少车厢内污染源的散发强度，在设计和设施安装阶段均要限定车内装饰、装修材料中有害物质的含量和散发速率，特别要注意减少乘客随意抽烟问题。第三，行车时加强对餐车、盥洗间和卫生间的清洁和维护，餐车同车厢内连接处做好隔断封闭，人员进出时要换工作服。盥洗间和卫生间采用局部通风就近将异味排除解决。

4.2 增强车厢封闭性

我国列车经6次大提速，主要干线达200 km/h的高速运行，铁路进入了“追风时代”。高速运行使列车封闭性大大降低，外部空气极易压入列车车厢，进而影响到室内空气质量及空调系统新风冷/热处理能耗。因此，空调列车应提高其封闭性能，有效防止室外污染气体及悬浮颗粒物等进入车内，确保车厢内具有较好的室内空气品质。

4.3 合理增加新风量

绝大多数情况下增加新风量能有效改善车内空气品质[5]。从节能的角度出发，列车空调系统宜采用ASHRAE62-1989中新风量计算方法，即以CO2浓度作为计算依据[6]。空调列车行驶时外表面将会形成较大的负压区，而且负压区会随着列车速度的提升而不断扩大，空调系统的新风量受其影响将显著减少。这对于大提速后的空调客车而言，是个不利的影响因素。现行的空调列车应充分关注新风供给的问题，改进高速工况下风机系统运行性能，避免列车新风量的不足。

4.4 优化空调系统设计

现有列车空调回风过滤器效率低，应提高净化性能。硬座车厢人员活动区主要在下部，采用中送风的方式应较合理。软卧乘客对车厢热湿环境及舒适度有较高的要求，顶部乘客常抱怨头部受冷风吹袭。工位空调注重满足个体的舒适性，乘客可自行调节送风温度、强度及送风角度，是一种新型的空调系统，可为车厢内人工环境控制提供一种新思路。

5 结语

我国空调列车内人口密度大，不仅需要控制室内的温湿度，更需要较好的空气品质。本文分析了空调列车微环境空气品质的影响因素，介绍了车厢内空气品质的评价方法，对如何提高列车环境品质提出了切实建议。影响空调列车微环境空气品质的因素较多，解决其问题是一项系统工程，也是一个长期的任务，提出的建议可为工程实际提供参考。

[1]陈焕新，胡益雄，陈 宁，等.改善空调列车车内空气品质的途径[J].铁道车辆，1998，36(8):37-38.

[2]胡春莲，张登春.关于空调列车车厢内空气品质的现状分析与对策[J].制冷空调与电力机械，2008，29(4):54-58.

[3]周 洲.列车空调系统几个现存问题的讨论[J].制冷与空调，2007，21(3):74-76.

[4]卢纪富，张英杰，史自强，等.空调列车中的空气品质问题及改善措施[J].青岛建筑工程学院学报，2003，24(4):91-95.

[5]张吉光，杨晚生，李 华.铁路高速客车车内空气品质及改善措施[J].建筑热能通风空调，2001，20(5):67-69.

[6]丁力行，包劲松.基于室内环境品质的空调列车车内空气参数标准研究[J].制冷学报，2001，22(2):45-50.