动车组车内环境质量管控对策

张晓成，何晓龙，王 浩，孙 禹，张志毅，张 静，李 丽

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111）

0 引言

随着我国轨道交通行业的快速发展及人们对高质量生活品质的强烈追求，乘客对动车组客室空气质量的关注越来越多。动车组为了保证高速平稳的运行速度及高质量的隔音效果，提升乘客舒适度，车内密封程度较高，车辆内部空气强制对流较少，动车组客室在编组后成了一个相对密闭的空间，使得客室空气中甲醛及TVOC（总挥发性有机物）难以根除。

目前针对车内甲醛及TVOC问题，在动车组生产过程中从零部件运输存放、生产过程中加热通风、除味剂施工等三个方面进行工艺管控，保证动车组空气质量合格出厂。

1 零部件运输存放

动车组在整车零部件上基本已使用了环保材料，且对零部件在供应商端进行了环保管控，但由于受部分零部件生产工艺、特殊功能、生产周期紧张等限制，仍有一部分甲醛及TVOC不能被根除，依旧散发到客室空气中，而随着动车组车内功能及美观度的提高，内装零部件的数量也逐步增加，多种零部件散发的物质在车内叠加，使得车内空气质量降低，影响乘客乘坐舒适性。

通过对零部件运输过程及物流存放的管控对零部件进行环保工艺措施管控，使零部件在运输与存放过程中持续得到净化，减少甲醛及TVOC上车的数量。

1.1 运输过程中管控

根据内部零部件的尺寸、材质及受环境影响度，供应商编制运输包装方案需满足如下要求：

（1）采用环保的包装材料，并在包装上打孔；

（2）禁止使用木质包装，建议使用可循环利用的储运一体化工装：如玻璃钢产品使用铁制储运一体化工装，电缆产品使用的竹制可回收包装等；

（3）短距离运输的供应商，除因天气原因外尽量不使用或少使用包装；

（4）方案经过审查后下发进行管控，随项目变更及指标压缩进行逐步修改。

1.2 物流存放中管控

对经过入厂复验合格的内装零部件进行物流存放管控，规划专用通风晾晒区域，如图1所示。区域临近物流仓库门口，通风良好。区域内根据零部件种类进行分类放置。

图1 零部件通风晾晒区域Fig.1 Ventilation and drying area of parts

此外，根据内装零部件的复杂程度、材质性质及物流中心所处环境，对不同零部件采取了不同的通风晾晒措施：

（1）对内部较复杂的零部件采取打开橱门或抽屉的方式，使其内部气体充分挥发，必要时可根据部件状态再在内部放置竹炭包；

（2）如地板布、地毯等部件，可在保证其不被污染的情况下使其充分展开通风或晾晒，既可以使其中的挥发性有机物挥发，又可以消除其内部应力，便于安装；

（3）对于皮质表面的座椅等部件，可使用透气性白布对表面进行覆盖，防止灰尘或猫鼠损伤；

（4）对于其余内装零部件，到货后尽量拆除其外包装，方便通风；

（5）可根据气温及周期使用轴流风机对部件进行辅助通风。

2 生产过程中加热通风

加热及通风是动车组车内环保管控中最简单直接也是最经济的处理手段之一[1]，甲醛、乙醛、丙烯醛及TVOC内各种有机物的沸点都不高，极易通过加热处理使其快速挥发，再通过通风的方式使其从车内飘散。

但是甲醛等醛酮类物质的挥发性质比较特殊，以甲醛为例，在低浓度情况下，35℃的甲醛挥发速率会达到25℃时的两倍左右，而在甲醛达到一定浓度的时候，会反过来抑制甲醛的挥发速度[2]。所以需要在一段时间的加热后进行相应通风处理，方能更好地净化甲醛。

相对而言，苯系物及其他有机化合物的挥发速率对温度更为敏感[3]，当温度升高时，TVOC的挥发速率随之快速增加，当温度高于40℃时，TVOC浓度变化速度加倍增加。所以高温对TVOC的净化有显著的作用。

但由于施工环境复杂，在安装过程中无法使用加热的方式，且内装部件安装周期长，内装材料互相掩蔽，集中式通风并不能起到很好的效果，所以采用工序中阶段式通风的方式，沿工序施工，制定多个通风施工点，结合固定台位的集中加热通风，综合性净化车内环境。

2.1 内装过程中通风

2.1.1 黏接施工通风

目前动车组车内大面积黏接过程大多使用接触性胶黏剂，无论是水性的还是溶剂型的，残余的橡胶类物质仍然会散发低沸点有机化合物，所以需要通过强制性通风将其带离车内，减少车内残留。

（1）防寒施工通风

作为整个车辆黏接面积最大的内装部件，在防寒施工完成后，在车辆端部使用轴流风机对车内进行强制通风，由于部分防寒材为片层结构，强风直吹容易使防寒材破损，且接触性胶黏剂在初固后的强度未到达最高，如进行直吹容易使防寒材脱落，需要将风机放置在端部，同时打开厂房大门，加强厂房内通风，使防寒材和胶黏剂中的挥发性有机物充分稀释，减少车内的环保压力及对施工人员的健康伤害。

（2）地板布施工通风

由于表面状态和黏接强度的要求，地板布在施工前需要在施工台位周围进行展布，消除其内部应力，可使用轴流风机加强其周围通风量，减少未上车地板布挥发性有机物的总量。同时在地板布铺装完毕后，在端部使用防爆轴流风机继续进行强制性通风。

2.1.2 内装施工通风

（1）施工过程通风

车内内装部件大多为玻璃钢、橡胶、海绵及布制品等，在生产和运输过程中都经过了加热和通风处理，其本身所含挥发性有机物的水平处于较低的状态，当温度较低时挥发速度较慢。所以根据这种情况，在温度较高的夏季（7月— 9月），在内装施工过程中，要求各内装工序均需在施工过程中使用轴流风机进行通风。

（2）施工后通风

因内装部件数量较大，为防止海绵类内装部件在车内重新吸附挥发性有机物，在整车前装和后装完成后，分别进行一次集中式强制通风，两台轴流风机同向放置，减少挥发性有机物积累。

2.1.3 单车加热通风

当单车内装完毕后，将车牵至专有加热通风台位进行单车加热通风施工，目前使用定置的VOC专用加热处理设备，可将车内温度加热到45℃以上，加速挥发性有机物的挥发速度，再通过等离子净化器及强通风共同作用净化挥发出来的有机物。

根据车内实际空间，使用三台VOC专用加热处理设备进行净化，具体摆放位置如图2所示。

图2 车内VOC加热处理设备摆放示意图Fig.2 Schematic diagram of VOC heating and treatment equipment in the car

设备沿车辆纵向方向两面出风，对车内进行加热、净化施工，使车内形成数个循环结构，加速空气流动，提高净化效率，如图3所示。

图3 车内VOC加热处理车内净化剖面示意图Fig.3 Schematic diagram of in-vehicle purification section for VOC heating treatment in the car

通过预设好的程序，进行三个循环的加热+净化循环程序，每个循环分为3 h的加热程序、3 h蓄温等离子净化程序及2 h的通风程序，阶段性将车内部件内部的挥发性有机物激发出来并净化，同步使用自动监控设备监视运行状态，保证车内人员安全。

经过多次试验验证，证明单车加热通风可在3 h之内将车内的挥发性有机物含量提升至加热前的几十倍，并通过等离子净化及通风将其快速降至极低的状态（甲醛可降至0.03 mg/m3，TVOC可降至0.3 mg/m3，均远远低于标准[4]要求的限值）。

2.2 调试过程中通风

2.2.1 整列加热通风

从单车完成加热到整列编制完成调试出厂过程中，内装部件仍会释放残余的挥发性有机物，需在车辆完成调试后进行整列加热通风施工。

将整备调试完成好的车辆调至库外通电台位，高压送电后开启车载空调，将温度调整至35℃，进行2 h加热施工。加热完成后，将空调调至通风模式，打开全部车门，辅助轴流风机经2 h的通风处理。以2 h加热+2 h通风为一个循环，共进行五个循环的整列加热通风施工，保证车辆出厂前可将内装部件中绝大部分的挥发性有机物去除。

根据车内结构的复杂程度、车辆出厂季节的不同及其他特殊要求，加热通风的时长及循环次数可进行一定的改变，具体要求如表1所示，如有特殊需求，可执行其他数量轮次，但不允许少于3个循环。

表1 整列加热通风不同循环次数Tab.1 Whole train heating and ventilation with different cycle times

当加热通风超过10轮次后，其净化效果提升幅度达到临界值，考虑节能要求，尽量不要使加热通风轮次超过15轮。

2.2.2 二次通风

因车辆出厂前会有部分返修工作，车辆内会附加部分挥发性有机物，需在返修工作完成后利用车辆空调对车辆进行二次通风施工。

为保证车辆在通风过程中不受其他相邻车辆影响，将车辆调至库外通电台位，车内空调开启通风模式，保持车辆通风换气，将包括车内驾驶室气密门在内的所有柜门打开，并在驾驶室和观光区各放置一台轴流风机背对通风至少12 h以上。在通电条件下，打开车门，开启空调通风。

同时注意雾霾或大风天气时需关闭车门，仅进行空调通风循环。

3 除味剂施工

根据现车情况，主要采用物理吸附型除味剂对现车异味进行吸附。

物理吸附型除味剂主要依靠多孔的吸附性物质吸附空气中的挥发性有机化合物，达到净化空气的作用。现车常用的除味剂为竹炭包，《空气净化用竹炭》（GB /T 26900—2011），对固定碳含量做出了要求，并对甲醛、苯、TVOC 吸附率等技术指标进行了限定，按20℃恒温吸附24 h增重计算吸附能力，具体吸附能力要求见表2。

表2 《空气净化用竹炭》（GB /T 26900—2011）对竹炭包指标要求Tab.2 Requirements of Bamboo Charcoal for Air Purification（GB /T 26900—2011） on bamboo charcoal package Index

从表中要求可看出，竹炭包对甲醛的吸附能力显著，对苯系物及TVOC的吸附能力也有较高的要求。

车辆编组后使用竹炭包进行吸附处理，竹炭包一般置于行李架上方风道口位置，依靠风口使足够多的空气通过竹炭包，增加吸附能力。空气由行李架上方出风道吹出，经过竹炭包进行净化，清洁的空气在车内部循环，进入客室下方的回风道，达到净化车内空气的目的，具体循环示意图见图4。

图4 车内竹炭包净化剖面示意图Fig.4 Schematic diagram of purification section of bamboo charcoal package in vehicle

同时，为提高对甲醛的净化能力，在车内同步增加缓释型ClO2试剂，摆放在客室中部，同样借助空调的回风进行净化。

4 结语

动车组车内环保工艺手段还有光触媒催化法[5-7]、负离子分解法[8-9]等，但经过试验对比，其针对动车组车内空气质量的净化能力和批量使用的经济性都略显不足。

目前而言，在做好零部件产品环保控制的情况下，通过零部件运输存放、生产过程中加热通风、除味剂施工等三个方面的工艺管控，可有效净化车内空气中的挥发性有机物，保证车辆安全舒适的运行环境。

随着智能智造的不断升级，未来动车组车内环保也会向智能化方向发展，通过大数据技术对车内环保情况进行监测，实时跟踪车内空气质量的变化情况，并及时作出分析及针对性处理，保证已产生的挥发性有机物不会被掩蔽，达到快速智能治理。