动车组司机室通风改造及改善空气质量研究

丁玉圣 邵春雷 王翠珍

（青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司，青岛 266111）

随着我国高速列车事业的迅猛发展，舒适的内部环境越来越引起重视。动车组司机室作为一个密闭的空间，大量采用新材料，新工艺实现了司机室的美观及轻量化。伴随着这些新材料和新工艺的实施，一些新的问题亟待解决。例如，国内某动车组司机室在实际运营过程中偶尔会收到客户关于进一步改善司机室内空气质量的要求。尽管随后经第三方检测（主机厂和客户共同见证）该动车组司机室气体释放量符合《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》（TB/T3139-2006）的相关标准，但是司机室内（尤其是新交付车辆）仍然存在一些异味。为此，笔者进行了大量的研究并采取了相关措施来进一步改善司机室空气质量。

1 气味来源及成因调查

司机室空间狭小且密闭，缺少与外界空气的自然对流、气味不容易消散，完全依赖于司机室（独立）空调机组换气，但该空调机组工作时间有限，缺乏与外界持久的通风循环。

司机室内非金属材料较多，所有非金属材料短期内都会释放一些有味道的气体，这些气味在一段时间以后会逐渐减弱直至消除。司机室空气质量是一个非金属材料释放气味后综合作用的结果。橡胶、玻璃钢、油漆、粘接胶等含挥发性物质的材料，温度越高挥发越快。

2 源头治理措施

2.1 设计及工艺控制

减少非金属材料使用量，减少防寒材粘接胶的使用量，将部分柔性风管材质由玻璃纤维改为铝质。提前对组装完成的司机室进行通风散味。新造车组出厂前（在试验阶段）新增加热通风例行处理。

2.2 供应商部件级措施

对地板、玻璃钢内饰部件、软风道等含挥发性物质的关键部件进行工艺改进，增加气味挥发工序，使得残留气味在装车前充分挥发。

2.3 整车级措施

2.3.1 臭氧治理

空气治理机在通电工作状态下，电离周围空气，产生一定浓度的负氧离子和臭氧。负氧离子和臭氧具有强氧化性，与非金属材料如玻璃钢、油漆、板材中释放出来的有机挥发性气体发生反应，最终使得空气中游离态的有机挥发物转化为二氧化碳和水，从而有效净化空气，其反应方程式如下。

负氧离子与甲醛、苯、氨、甲苯反应：

2.3.2 药剂治理

不同的清除剂与TVOC（总挥发性有机化合物）中对应的不同成分的有机挥发物发生化学反应，生成其他无毒无味的化合物。

2.3.3 光触媒处理

光触媒也叫光催化剂，是一类以二氧化钛（TiO2）为代表，具有催化功能的半导体材料的总称。TiO2作为一种光触媒，在吸收太阳光或照明光源中的紫外线后，在紫外线能量的激发下离子化，与空气中的水和氧气发生氧化还原反应，表面形成强氧化性的氢氧自由基和超氧阴离子自由基，把空气中游离的有害物质及微生物分解成无害的二氧化碳和水，从而达到净化空气、杀菌、除臭等目的。光触媒的成分一般为纳米级二氧化钛，更够长期附着在舱内表面，细致稀薄，不影响舱内的视觉和触觉感受，同时不易被擦拭去除。在自带光线照射下能够反复催化光对有害气体的氧化分解反应，分解治理后残留的极其少量的有害气体，使治理更加彻底，如图1所示。

图1 光触媒氧化分解原理

2.3.4 除味处理

在以上治理结束后，对司机室喷洒除味剂，清除包括原始有机挥发物的异味以及清除剂与有机挥发物反应后的残余气味。使用除味剂在室内空气中喷涂2～3遍，时间为 10～ 15min。

2.3.5 活性炭吸附

最后在舱内放置活性炭吸附残余的有害气体。活性炭停留时间越长越好，直至交车。

3 通风改造措施

为了进一步提高司机室内部换气频率，司机室增加循环通风系统以改善司机室内部通风循环，从而长效地改善司机室内部的空气质量。

3.1 改造方案说明

在靠近司机室端的通过台处为司机室增加循环通风风机，风机和司机室之间通过新增排风管进行连接排风，新增排风管接在司机室后墙上的司机室空调原废排口上。同时，在司机室后墙增开通风口，促进客室区域和司机室之间的通风。空调控制器控制循环通风风机工作如图2所示。

图2 改造方案说明

3.2 内装改造方案

3.2.1 新增循环通风风机

循环通风风机安装在茶水炉间壁内部上方，司机室排风管尾端连接到循环通风风机上，其结构如图3所示。

3.2.2 新增铝质排风管来进行连接排风

排风管穿过商务包间位于侧顶板上方，一端通过司机室后墙开口与司机室相连，另一端连接通风风机，司机室内的气体通过铝质排风管排出，如图2所示。

3.2.3 司机室后墙增开通风口

在司机室后墙增开通风口（左右各一），促进客室区域向司机室的通风。商务包间边柜增开通风口，并加装通风格栅，如图4所示。

图3 循环通风风机

图4 新增通风格栅

2.3.4 司机室边柜/间壁增开通风口，加装通风格栅

司机室边柜/间壁增开通风口，并加装通风格栅，如图5所示。

图5 新开通风口

3.3 电气及空调控制方案

循环通风风机由空调控制器控制其工作，从空调控制柜引出电源线连接通风风机，在火灾和紧急停机硬线信号发生时关闭循环通风风机。

3.4 实际验证

此方案已经实施到现有动车组，安装和检修空间均满足实际操控需求。增加司机室循环通风风机前后，客室空调的主送风道、回风道、排风道未做更改，风道阻力没有变化，同一工况下，客室区域的送风量、回风量、废气风量几乎没有影响，司机室内的空气质量显著提高。

4 结语

由于动车组司机室采用密闭设计且空间狭小，并且出于轻量化目的，大量采用非金属材料（如玻璃钢、胶合地板等），新车的司机室存在异味无法及时排放出去的问题，影响司机的驾驶舒适度。本文从气味的源头及排放过程两个方面分析了司机室异味的成因，并分别针对这两个方面采取了消除或减小源头排放与及时疏散的方法，改善司机室内部空气质量。可以预见，司机室内装设计大量采用非金属材料是大势所趋，针对密闭空间的异味问题，今后的设计中既要从设计源头优化设计、采用环保材料，也要做好装车产品的前处理，从而提供一个良好的乘车环境。

[1]中华人民共和国铁道部.TB/T3139-2006机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量[S].北京：中国标准出版社，2006.