重庆地铁6号线车站公共卫生间智慧化改造方案设计

刘小梦

（重庆市轨道交通（集团）有限公司 运营四公司，重庆 401120）

车站卫生间是城市轨道交通的重要基础服务设施，卫生间的卫生、整洁直接影响乘客对城市轨道交通运行的评价。随着“厕所革命”的深入，多种新技术和手段[1-3]在卫生间改造领域得以应用。以重庆地铁6 号线某站为例，在优化卫生间气流组织、改造通风系统的基础上，运用互联网、云计算等手段提升卫生间管理和服务，如卫生间使用引导、厕所云端综合管理(环境监测、设备能耗管理、厕所能耗管理)等，使车站卫生间管理更加高效、智能和有序。

1 气流组织优化方案

1.1 排风量改造计算

根据《地铁设计规范》(GB 50157—2013)规定，厕所小时换气次数不宜少于10 次[4]。对该地铁站卫生间通风量进行现场测试，计算排风量Q排如下。

式中：F为风口截面，m2；V为风口风速，m/s；N为排风口数量。

根据公式（1），男卫生间实测排风量Q排1=0.04×1.05×5×3 600=756.00(m3/h)，女卫生间实测排风量Q排2=0.04×1.16×5×3 600=835.20(m3/h)。

现场测得男卫生间有效体积V1=6.8×3.1×2.7=56.92(m3)，女卫生间有效体积V2=6.9×3.2×2.7=59.62 (m3)。则男卫生间换气次数n1=Q排1/V1=756.00/56.92≈13(次/h)，女卫生间换气次数n2=Q排2/V2=835.20/59.62≈14(次/h)。通过对男、女卫生间换气次数的测量计算，均未低于10次/h，满足规范要求。

根据《重庆市地铁设计规范》(DBJ 50244—2016)[5]关于地下车站厕所换气次数不少于20次/h的规定，结合运营管理更优要求，为增大排风量、改善空气流通效果，改造后卫生间排风换气次数增至21 次/h，则男、女卫生间改造前后排风量变化如表1所示。

表1 卫生间改造前后排风量比较

因该卫生间排风系统为站厅层保洁室、员工卫生间、站台清扫工具间、污水泵房等共用，原设计排风机排风量Q原排为4 600 m3/h，改造后的卫生间排风量较原设计增加856.14 m3/h，则改造后的风机排风量将增至5 456.14 m3/h。考虑风路损失等情况，结合风机产品选型，改造后选用排风量不小于6 000 m3/h 的排风机。同时，排风管道增设风量调节阀2 个，满足风量分配调整需要。

1.2 送风量改造计算

因卫生间门处于常闭状态，为保持室内空气的流通量并维持微负压环境，需增加送风量。对卫生间送风量进行现场测试，计算送风量Q送如下。

式中：F为风口截面，m2；V为风口风速，m/s。

根据公式（2），男卫生间实测送风量Q送1=0.04×1.25×3 600=180.00(m3/h)，女卫生间实际送风量Q送2=0.04×1.38×3 600=198.72(m3/h)，则男女卫生间合计送风量Q送=Q送1+Q送2=180.00+198.72=378.72(m3/h)。

卫生间改造后维持微负压，按照排风量:送风量=6:5 计算，则改造后的送风量为Q改送= 2 447.34×5/6=2 039.45(m3/h)。男、女卫生间改造前后送风量变化如表2所示。

表2 卫生间改造前后送风量比较

该卫生间送风系统为站厅层员工卫生间、站台层公共卫生间共用，原设计送风量Q原送为2 300 m3/h，改造后卫生间送风量较原设计增加1 660.73 m3/h，则改造后的风机送风量将增至3 960.73 m3/h。考虑风路损失等情况，结合风机产品选型，改造后选用送风量不小于4 000 m3/h 的送风机。同时，送风管道增设风量调节阀2个，满足风量分配调整需要。

为防止风口噪音、提升如厕者舒适度，排风量、送风量确定后进行风口风速校核。男、女卫生间分别设置2 个送风口(见图1)，风口尺寸为200 mm×200 mm，按吊顶平面几何中心沿长度方向对称布置，风口水平间距0.9 m。根据公式（2），可计算风速V=2 039.45/(3 600×0.04×4)=3.54(m/s)，风 口 风 速 符 合《地铁设计规范》(GB 50157—2013)[4]中站厅和站台瞬时风速不宜大于5 m/s的要求。

图1 新增送风口位置

1.3 优化气流组织

为优化气流组织，取消蹲位对应吊顶上的排风口，新设排风口。风口自带调节阀，风口及相应风管在每个蹲位后部墙体嵌入式安装，风口底边距地面约0.6 m，优化蹲便器废气排放路径。

小便器顶部吊顶长度方向靠端墙侧设1 个排风口，将对应区域的废气竖向引流排出。该排风口距新风口水平直线间距1.5 m 以上，减少送风、排风气流影响。

根据墙体厚度并结合风管、风口风速限制，确定排风口、嵌墙安装排风管断面尺寸为300 mm×100 mm，排风干管断面为320 mm×200 mm。嵌墙风管选用不锈钢材质，与风口连接风管的下侧板设置坡向风口向下的坡度，以有利于清洁水的排放，确保风管不积水。

为防止风口噪音、提升如厕者舒适度，进行排风风口风速校核。根据公式（1）可计算，风口风速V=2 447.32/(3 600×0.03×10)=2.27 (m/s)，风口风速符合《地铁设计规范》(GB 50157—2013)[4]中站厅和站台瞬时风速不宜大于5 m/s 的要求。风口改造前后对比如图2所示。

图2 风口改造前后对比

2 空气净化方案

2.1 空气循环除臭杀菌

卫生间废气成分主要为NH3、H2S 等，研究采用高能离子除臭、活性氧离子除臭、植物液降解净化、中效过滤净化等离子催化净化技术，对厕所内空间进行除臭杀菌，有效减少或抑制臭味产生。该装置采取吊顶内安装，其进风、出风口错位布置，加强卫生间底部吹风效果，增强内部空气流动。空气净化原理如图3所示。

图3 空气净化原理

2.2 增设空气喷香装置

喷香装置挂设在墙上并远离排风口，除味香片雾化弥散于空气中，稀释空气中异味分子浓度，减少人体吸入NH3、H2S 分子含量，从而达到处理异味的效果。同时，其自有香气直接刺激人的感官，给人以舒适的感觉。

2.3 更换便器冲水阀

蹲便器脚踏冲水阀改为感应式节水型自动冲水阀，无需人为接触操作，人员入厕离开后自动冲水清洗，利用红外线反射原理，通过检测人体遮挡至离开过程自动控制冲水，可以有效减少或避免入厕后人为不冲水所导致的排泄物长时间暴露于空气中，持续散发气味。

3 智慧化改造方案

3.1 卫生间环境异味在线监测装置

为保证卫生间环境异味在可接受范围内，对地铁站卫生间内的异味进行数值探测和采集，形成量化数据，并根据数据进行相应处理、清扫清洁等。主要对NH3、H2S、温度、湿度进行实时检测并显示，检测范围及分辨率如表3所示。

表3 卫生间内异味检测范围及分辨率

3.2 卫生间占用指示

为提升卫生间占用直观性，在卫生间门框上安装感应灯，通过红灯或绿灯显示该厕位是否有占用，无需推门判断。卫生间感应灯为LED 光源、有线供电，通过激光等无接触式遥感进行联动控制。在卫生间外墙距地2 m 以上设置信息显示装置，通过系统集成后显示卫生间空气环境参数、厕位占用等实时状态，为入厕者提供直观数据。同时，通过NH3、H2S 限值设置，提示及时开展清洁工作。

3.3 智慧卫生间

3.3.1 智慧厕所管理系统

采用云架构部署，支持分权分域管理、设备在线管理、数据报表及下载、宣传广告等信息发布功能。支持标准Modbus RTU 通信协议，多点位布置环境传感器，实时监测厕所内NH3、H2S、温湿度等相关数据，采样频率30次/min。

卫生间实时监测功能包括：①系统联动，系统探测和采集厕所内的异味/气味数值，当数据超标时可自动联动杀菌净化装置开启；②数据接口，系统可扩展接入其他数据，同时具备向车站车控室等传输功能；③宣传指示等信息发布，现场液晶显示器通过网络接入智慧厕所管理系统，系统可管理并发布每个现场液晶显示器的宣传广告、公共交通路线图指示、服务热线、公厕评价等信息，显示厕所平面图、蹲位占用、客流情况、温湿度、气体监测、日期、时间等。信息发布界面支持UI效果定制，支持触摸屏评价反馈、二维码扫描信息展示。可视化信息显示界面如图4所示。

图4 信息显示图界面

3.3.2 卫生间管理终端

（1）卫生间管理终端是智慧厕所管理系统的总控主机，所有前端设备采集的数据，包括客流数据、网关设备数据、人体感应器/门锁数据、温湿度数据、气体数据等，均传输到卫生间管理终端主机，并对数据进行处理和回传。

（2）卫生间管理终端主机通过HDMI 接入信息大屏进行显示，可以显示厕位平面图信息、客流信息、环境信息、其他公告文字、滚动字幕、图片、视频播放等内容，所有播放内容由智慧厕所管理系统进行云端配置或设定，卫生间管理终端为执行端。

（3）卫生间管理终端可支持离线运行，即设备在断开互联网连接时，仍需保证本地的卫生间管理系统正常运行。

4 空气质量及气流优化改造效果

（1）空气质量。通过对该地铁站卫生间检测数据分析，男女卫生间经智慧化改造后，卫生间内NH3、H2S 等影响乘客如厕体验的气体含量显著降低，室内新风量也有所增加，提升了轨道交通服务质量，卫生间改造前后空气质量比较如表4所示。

表4 卫生间空气质量改造前后比较

（2）气流流型检测。经对该地铁站男女卫生间气流流向检测，卫生间送风、排风同时开启时气流稳定无紊流，卫生间内呈微负压状态，气流始终由站台公共区域流向卫生间，卫生间内的空气未进入站台公共区域。

5 结束语

针对车站卫生间人群密集、使用频次高、管理困难等问题，对重庆地铁6 号线某站公共卫生间进行改造设计，通过增加送排风、优化气流组织、增加空气净化、空气质量在线监测和智慧化可视系统改造，有效改善了车站卫生间的空气环境，在提高人们使用卫生间舒适度的同时提升了卫生间的管理水平，为城市轨道交通公共卫生间改造提供了参考。