軌道車輛內部空氣質量管控分析

彭杰 杜濤

中車南京浦鎮車輛有限公司 江蘇 南京 210000

現階段，隨著社會經濟和城市化不斷發展，城市交通建設也呈現人性化，而隨著軌道交通事業的不斷發展，車輛除噪聲振動、空氣壓力變化等物理環境因素外，旅客還十分關注車內空氣質量，尤其是車內異味。因此，需要研究軌道交通中的CO2、CO、可吸入顆粒等參數指標，對這些氣體的排放進行控制，減少有毒物質排放量，進而提高內部空氣質量，保障人員健康。

1 車內揮發性有機化合物來源

現階段不同國家或組織對于揮發性有機化合物定義各異，世界衛生組織（WHO）定義為沸點范圍在50℃～260℃之間，室溫下飽和蒸氣壓超過133.32Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物。美國環保署（EPA）定義為除CO、O2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外任何參加大氣光化學反應的碳化合物。德國DIN55649-2000標準（測定VOC含量）定義為通常壓力下，沸點或者初餾點低于或等于250℃的任何有機化合物。我國定義為利用Tenax TA等采樣分析非極性色譜柱，保留時間位于正己烷與正十六烷間物質。當前普遍采用WHO規定分類揮發性有機化合物[1]。

當室內空氣中VOC濃度過高時很容易引起急性中毒，輕者會出現頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐或程酩醉狀；重者會出現肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險。長期居住在VOC污染的室內，可能引起慢性中毒，損害肝臟和神經系統，引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等。有的還有可能引起內分泌失調，影響性功能；苯和二甲苯還能損害造血系統，以致引發白血病。

針對車內有害物質情況，國鐵集團管控情況也相當重視，原中國鐵路總公司還曾特地下發《關于加強新出廠動客車車內空氣質量控制的通知》要求各主機廠對標準修訂、原材料控制、過程控制、強化驗收管控等方面做出要求。

其揮發性有機化合物來源廣泛，軌道交通車輛中大量采用的車用膠粘劑、油漆涂料、紡織品、玻璃制品以及橡塑制品等材料都是釋放揮發性有機化合物的高危材料。為滿足使用要求，產品生產制造時加入了一些稀釋劑、增塑劑、穩定劑等輔助劑，其中含有甲醛、甲苯、二甲苯等揮發性有機化合物，其在使用時會揮發出來。例如玻璃鋼墻板原料為苯乙烯，未固定完全時就會在車內釋放苯乙烯[2]。另外，車輛采用的膠粘劑用于地板布或防寒材的粘接，也會揮發處膠粘劑中甲苯、乙酸乙酯等物質，進而導致車內中揮發性有機化合物含量不斷增加。

2 車內空氣中有機化合物管控現狀

軌道交通車輛車內空間屬于特殊空間，內部空間封閉，很多國家或組織針對揮發性有機化合物作出了法律法規管控標準。當前國內外關于軌道交通行業對于有害物質的管控標準把包括TB/T3139-2006《機車車輛內部材料及室內空氣有害物質限量》、《全球鐵路工業限用物質清單》等。其中，我國的規定在低于200km/h時速的鐵道機車車輛中應用，限值以及測量方法參考了《室內空氣質量標準固定》，其中要求甲醛含量不可超過0.1mg/m3，TVOC含量低于0.6mg/m3，對比而言，TB/T3139-2006只規定了車內空氣中甲醛和TVOC限值，也對苯、二甲苯和甲苯限值作出了規定[3]。如表1。

表1 國內對車內空氣質量的限值（mg/m3）

不同國家關于車內空氣質量管控物質類型及其限值要求不同，因為測試條件不同，制造材料和工藝不同，因此管控物質類型和限值差異較大。管控物質類型而言，甲醛是主要管控物質，我國對甲醛、乙醛、苯、二甲苯等物質作出了限制要求。限值上，俄羅斯對于甲醛物質的管控限值最高，韓國最松，中日接近，TB/T3139-2006、GB/T17729-2009中關于揮發有機化合物限值一致。我國GB/T27630-2011也對車內苯系物含量有所規定，GB/T17729-2009對甲苯、二甲苯限值作出了要求。如表2。

表2 國外對車內空氣質量管控要求及其限值（mg/m3）

此外，在整車空氣質量測試時，先進行采樣，車輛采樣前在自然狀態下關閉門窗、空調新風和廢排風口，封閉12h，開啟空調置自動運行位或設置空調目標溫度為24℃±2℃，2h后進行采樣測試，采樣溫度不低于16℃，完成后，工程師進行現場采樣。采集氣體樣本后，晃動采樣袋均勻分布，之后使用Tenax管和DNPH管采集氣體，收集采樣管需要即可進行定性定量分析，在密封管上使用密封卡，并用鋁箔紙將其包好做標記，冷藏在（4～10）℃環境中。

為中車股份科技〔2018〕326 號印發了《軌道交通車輛客室、司機室揮發性有機化合物管控技術要求（試行）》的通知，通知給出“源頭管控，主動釋放，持續跟進，常態平衡”總原則。明確了強化材料、零部件VOC源頭管控思想，加速材料、零部件在制造、運輸及存放過程中的VOC釋放的處理方向。通知列舉了影響車內空氣質量的材料及零部件的管控清單，如表3。

表3 材料、零部件的管控清單

3 車內空氣質量管控措施

3.1 減少通風系統污染

車輛運用中需要經常清洗系統風管，在軌道交通運行時，中央空調通風系統始終處于長時間運行狀態中，風管上會有大量污染源，同時由于風管中的空氣溫濕度都比較高，十分適合細菌、病菌生長反之，導致室內空氣質量下降。因此，需要加大力度清潔、消毒風管，進而提高軌道交通內部的環境空氣質量，避免車內空氣中的不良物質影響人員健康安全。

3.2 優化氣流系統

在軌道交通內部空氣改善時，需要對其氣流組織進行有效改善，并對送風口和排風口位置、風量和封口形式進行合理布置，利用最小通風量以便實現最佳通風效果。而氣流組織的合理性不僅可以按質按量將新鮮空氣傳輸給工作區，并及時排出污染物，保證車內空氣質量。同時可在出風口位置加裝等離子、臭氧等有害物質處理設備，設備通過改善通風系統的空氣質量，降低通風系統污染度，進而提高車內空氣質量。

3.3 降低有害物質

要想改善城市軌道交通車內空氣質量，需要降低車內有害物質產生量。軌道交通運行過程中所排放的大量肺氣腫含有很多有害物質，對空氣質量產生影響。在此基礎上，要想降低有害物質排放量，非金屬材料的零部件斷口宜封閉處理，避免使用散發大量甲醛、VOCS等污染物的材料，盡量采用綠色、環保材料。與此同時，產品需要在制造過程中，盡量多使用環保材料，如膠合板粘制用膠粘劑，面料中阻燃劑的選取等。

3.4 加強空氣質量管控

首先，當前我國只有TB/T 3139-2006中對車內甲醛、TVOC含量制定了限值，還需要增加其他物質的管控，并建立車內零部件和材料測試體系，根據國內外VOC管控法律法規以及實際情況制定企業標準，為車內空氣管控奠定基礎。此外，軌道交通車輛內的VOC中涉及了多種材料，對此，需要構建行業材料數據庫，對產品供應鏈實現信息化管理，以便了解產品設計、制造和生產等各個環節的材料質量，同時構建供應鏈全員互聯模式，對材料、部件和整車進行逐級管理。

3.5 原材料提前釋放

為保證整車控制質量符合要求。在原材料整個生產、配套中各生產供應商需通過工藝手段達到提前釋放的效果。如地板布等原材料生產過程中盡量使用通風設備進行通風，在制造過程中加速有害物質揮發。車內玻璃鋼制品、座椅、臥鋪等大量使用的高危原材料產品下線后進行45℃烘烤處理及通風晾曬，通過加熱等方式促進有害物質揮發。產品包裝運輸易選用環保、透氣性好的包裝防護材料，并打孔，防止在配送環節中有害物質的集聚；零部件到達主機廠后需去除頂部和周圍的包裝，并保證剩余底部包裝可滿足物流運輸使用，晾置至少1天后發至施工場地等手段。

4 結束語

綜上所述，城市軌道交通工程中，需要加大力度監測車內環境空氣質量，解決其中存在的空氣污染問題。對此需要減少通風系統污染，改善車內的氣流組織，并優化氣流系統，減少車內有害物質，降低有害物質，改善空調系統污染物，設置屏蔽門，隔離隧道和站臺區，加強空氣質量管控，完善我國車內空氣質量規定，確保城內進出人員身體健康，營造良好的出行和工作環境，進而推動軌道交通實現健康發展。