北京地鐵列車溫度調查及優化措施研究

曹 瓊，凌 晨

（1. 北京市地鐵運營有限公司，北京 100040；2. 鐵科院（北京）工程咨詢有限公司，北京 100081）

1 前言

近年來，我國地鐵快速發展，成為城市交通運輸體系的重要組成部分。乘客對地鐵服務質量，特別是乘車環境質量的要求也日益提高。如何從乘客角度出發，開展北京地鐵夏季乘客專項調查，科學地測評和評估現有北京地鐵溫控措施效果，不斷挖掘乘客需求，提升乘客乘車滿意度，是地鐵運營企業進行精細化管理，推出更滿足乘客需求的服務舉措時面臨的重要課題。進行此項研究對于促進運營企業良性發展、持續改進地鐵服務質量有重要的理論意義和實際價值。

2 調查目標、內容和方法

2.1 調查目標

本次北京地鐵列車溫度調查的目標分為以下3個部分。

（1）通過車廂溫度實驗測試獲取相關數據，研究列車設置溫度（指列車空調設置溫度）與車廂實際溫度（指車廂內實時測量的車廂環境溫度）之間的關系。

（2）通過乘客攔截訪問，邀請乘客對車廂實際溫度進行熱感評級及熱接受度評價，計算乘客理想溫度。

（3）基于上述調查的結論，求得在現有條件下，能夠令車廂實際溫度達到乘客理想溫度的最佳列車設置溫度，形成溫度設置標準。

2.2 調查內容

（1）對夏季地鐵溫控措施效果進行評估。首先，獲取乘客對車廂熱舒適度的評價；然后，明確不同線路、不同站點、不同車型、不同時段、同一車廂內不同點位下的設置溫度和實際溫度的差異；最后，了解乘客對冷暖車廂的知曉度、主動選擇意愿、舒適性體驗，從而建立設置溫度和實際溫度的關系。

（2）在效果評估的基礎上開創模型以確定設置溫度的標準。首先，搭建最佳設置溫度計算模型，研究設置溫度、乘客理想溫度、實際溫度之間的函數關系；然后，結合實際溫度和乘客熱舒適度評價，計算乘客理想溫度；接著分析站臺溫度、滿載率、天氣預報溫度等3 個因素與溫差的相關性，計算各線路受各因素的影響程度；最后，根據上述3個步驟，確定各線路在站臺溫度等3個因素影響下的溫度設置標準。

2.3 調查方法

2.3.1 攔截訪問

由于乘客無法明確自身乘車最舒適的溫度數值，在乘客熱舒適調查中通過參考PMV-PPD室內環境溫度研究模型與ASHRAE 55-2017《人類居住的熱環境條件》標準[1-3]，設計乘客乘車溫度調查問卷，邀請乘客依據熱感分級標準、熱可接受度標準進行車廂實際溫度評價，獲知乘客體感最舒適的溫度、期望溫度及可接受溫度范圍。本次攔截訪問共收集有效問卷1432份，在早晚高峰、平峰時段的各線路不同設置溫度下，調查車廂內4個不同位置乘客的熱感知評價和熱接受度。調查對象為乘坐過北京地鐵公司下轄地鐵線路列車的乘客，調查屬性要求如表1所示。

表1 乘客調查維度表

2.3.2 測溫實驗

開展車廂溫度實驗，通過測量車廂內實際溫度，獲得在一定列車設置溫度下不同線路的設置溫度與實際溫度之間的關系。依據現有相關文獻研究[4-5]，設置溫度與實際溫度的偏差受2個主要因素影響：其一是車廂滿載率，滿載率的高低會對車內溫度、濕度產生影響，當滿載率低時，人員阻擋少，車廂內上下回風均勻，溫度分布均勻，當滿載率高時，人員阻擋多，車廂內上下回風不均勻會形成上部與下部的垂直溫差；其二是動態因素，在列車運行過程中存在頻繁開關門和人員數量變動的情況，使車廂內無法保持溫度平衡。

因此，本次車廂溫度實驗使用溫度精度±0.5 ℃、濕度精度±3%、采樣時間1 s左右的溫濕度測量儀，在不同設置溫度下，分早中晚3個時段對北京地鐵16條線路、18個車型（其中1號線、八通線有2個車型）運行中的車廂內部5個點位溫度及站臺溫度、車廂滿載率進行測量記錄，以研究列車設置溫度與車廂實際溫度間的關系，為北京地鐵夏季溫度調控提供數據支撐。在7 月26日— 8月4日期間，順利完成146人次測溫。

綜上所述，本次專題調查分為乘客攔截訪問和溫度測量2部分，在早晚高峰及平峰3個時段，共收集有效問卷1432份，完成146人次全程測溫，覆蓋16條線路的所有站點。另外，針對6號、7號、1號線及八通線4 條線路采取的冷暖車廂措施開展冷暖車廂效果評估。

3 調查結果分析

3.1 車廂乘客熱舒適度研究

乘客熱舒適度研究通過對不同乘車時段、性別、年齡、著裝、乘坐位置的乘客進行攔截訪問，獲取乘客對車廂實際溫度的熱舒適度評價（乘客對乘車周圍環境所做的主觀評價，評級包括很熱、熱、有點熱、適中、有點冷、冷、很冷）與乘客熱可接受度評價（乘客對車廂溫度接受程度的評價，評級包括完全可接受、剛剛可接受、剛剛不可接受、完全不可接受），計算乘客熱中性溫度（乘客在乘車的環境中，保持正常體溫的最適環境溫度，即乘客實際平均熱感覺投票為“適中”時的車廂實際溫度）、期望溫度（乘客在乘車過程中期望車廂中溫度比所感知到的溫度偏高或偏低的溫度）、可接受溫度范圍（可接受溫度為一個溫度區間，在此溫度區間內，乘客覺得溫度不適中，但是仍然可以接受）[1]，并依據乘客類型分析不同乘客的乘車溫度評價。

3.1.1 乘客熱中性溫度

乘客認為最舒適的溫度為26.07℃。乘客熱中性溫度（即乘客體感最舒適的溫度）計算方式將依據乘客進行熱感評級時訪問員測量獲取的車廂實際溫度與乘客的平均熱投票進行線性回歸分析，得到乘客平均熱投票（MTS）回歸分析相關系數R2為0.763，即乘客熱感評級和車廂實際溫度有明顯相關。通過回歸分析可得出乘客熱投票線性回歸方程式式（1）。

令Y= 0，即乘客平均熱投票（MTS）= 0時可求得乘客的熱中性溫度，代入公式可得乘客熱中性溫度為26.07℃。

3.1.2 乘客期望溫度

乘客期望車廂的實際溫度能夠達到26.23℃。乘客熱期望溫度的計算方式采用直接法，通過將訪問員測量獲取的車廂實際溫度以0.5℃為組距，統計每一組中乘客熱投票感覺冷或熱的占比，分別進行線性回歸分析。通過線性回歸可知，熱投票回歸方程相關系數R2 = 0.524，冷投票回歸方程相關系數R2 = 0.725，即乘客期望溫度與車廂實際溫度有明顯相關。通過回歸分析得出夏季乘客車廂溫度冷投票回歸方程式式（2）、乘客車廂溫度熱投票回歸方程式式（3）。

令式（2）=式（3），即獲得乘客期望溫度為26.23℃。

3.1.3 乘客可接受溫度

乘客熱可接受溫度計算方式采用直接法，以0.5℃為組距，計算每一組中表示對當前車廂溫度可接受的乘客數量占比，對其進行回歸分析。ASHRAE 55-2017《人類居住的熱環境條件》標準[3]中，以80%的接受率來確定舒適溫度范圍，而北京地鐵為向更廣泛的群體提供舒適的乘車體驗，將以85%或90%的接受率來確定舒適溫度范圍。通過回歸分析，北京地鐵的乘客可接受度回歸分析相關系數R2為0.553，具有相關關系的回歸方程式如式（4）所示。

當列車設置溫度要令85%的乘客可接受時，依據乘客可接受溫度公式計算，可得到溫度范圍為24.39～28.7℃；當列車設置溫度要令90%的乘客可接受時，可得到溫度范圍為25.11～27.99℃。

3.1.4 乘客熱舒適度評價分析

1 432名乘客對乘車溫度舒適度的滿意度問卷調查結果分析如圖1所示（N為對應的樣本數量）。98.2%的乘客認為北京地鐵夏季的車廂溫度可接受，79.7%的乘客覺得車廂溫度非常舒適。20.3%的乘客覺得車廂內溫度不合適，但該部分乘客中僅1.8%的乘客認為溫度不可接受、不舒適。如果實際溫度達到25～28℃，能令90%的乘客接受當前溫度，在這個溫度區間中，26℃是最讓乘客舒適的溫度。

圖1 乘客乘車溫度舒適度滿意度問卷調查結果（N=1 432）

乘客感覺冷的原因占比分析如圖2所示。車廂溫度超出25～28℃范圍或風力不合適均會導致乘客不舒適。根據調查數據，當實際溫度不處于25～28℃區間內，68.5%的乘客反饋由于溫度不合適導致體感不舒適。當實際溫度處于25～28℃區間內，受訪乘客由于車廂中風力太大而感覺不舒適的占比為25.9%。

圖2 乘客感覺冷的原因占比（“熱”N=123、“冷”N=167）

各線路乘客反饋風力大的數量統計如圖3所示。亦莊線、7號線是乘客反饋風力大導致體感溫度較冷的主要線路，由于房山線存在潮汐客流，平峰時段乘客主要反饋風力過大，高峰時段乘客主要反饋風力過小。

圖3 各線路乘客反饋風力大數量（“風力大”N= 87、“風力小”N= 37）

不同點位乘客熱感知評價結果如圖4所示。貫通道處、車廂中間6排座椅處坐著的乘客更容易感覺冷。車廂中間6排座椅處坐著的乘客感覺冷的比例比車門區域的乘客高15%。

圖4 不同點位乘客熱感知評價（“熱”N=123、“冷”N=167）

不同時段各點位實際溫度與設置溫度差值的均值統計結果如圖5所示。車門區域的乘客更容易感覺熱。在設置溫度相同的情況下，高峰時段實際溫度略高于平峰時段，車門區域的實際溫度略高于其他點位實際溫度。

圖5 不同時段各點位實際溫度與設置溫度差值的均值（“高峰”N= 7524，“平峰”N= 3768）

地上、地下站乘客熱感知評價結果如圖6所示。地下站的乘客更容易感覺冷。在地上站，感覺溫度不合適的乘客中，有45.7%的人感覺冷，而在地下站，這一比例為63.3%。

圖6 地上、地下站 乘客熱感知評價（“地下站”N= 196、“地上站”N= 94）

163名乘客的開放題反饋情況如表2所示。乘客聲量排名第一的是乘客對溫度調控的期待，77名乘客“希望北京地鐵能夠根據滿載率、外部溫度等因素更加智能的、動態的調整溫度”；排名第二的是乘客反饋感覺冷的原因，40名乘客認為“車廂內風力太大”；排名第三的是乘客對冷暖車廂設置的看法，33名乘客反饋“需要冷暖車廂/需要更明顯的冷暖車廂標識”。

表2 乘客對北京地鐵車廂溫度的反饋

綜上，乘客熱中性溫度為26.07℃。乘客期望溫度為26.23℃。令85%乘客可接受的溫度區間為24.39～28.7℃；令90%的乘客可接受的溫度區間為25.11～27.99℃。98.2%的乘客認為夏季的車廂溫度可接受，79.7%的乘客覺得車廂溫度非常舒適。

3.2 車廂溫度調控措施評估

本節主要介紹各線路地鐵溫度設置現狀評估，包含以下3個部分。

（1）各線路熱流失情況。通過對比各線路運行過程中設置溫度與車廂實際溫度均值（溫濕度測量儀獲得的車廂5個點位實際溫度的均值）的差值，了解各線路設備現狀；通過對比各線路在運行過程中開門時車門區域溫度與運行過程中車門區域的溫度，得到車廂內部熱流失的情況，了解列車運行過程中開關門對實際溫度的影響，為是否調節各線路運行開關門時長提供數據支撐。

（2）各線路溫控措施評估。將實際測量獲得的車廂實際溫度均值與90%乘客可接受的溫度范圍進行比較，獲知各線路在當前設置溫度下的實際溫度能否令90%乘客接受的客觀情況。本次調查過程中各線路溫度設置范圍見表3。

表3 各線路溫度設置范圍 ℃

（3）冷暖車廂設置效果評估。針對6號、7號、1號、八通線這4條采取冷暖車廂措施的線路，新增乘客冷暖車廂認知評價、冷暖車廂舒適度評價等環節評估夏季冷暖車廂設置的效果，挖掘乘客對冷暖車廂設置的偏好。

車廂熱流失調查中，測溫員在列車運行的過程中測量列車車廂、站臺等相關點位的溫度，以研究列車運行過程中實際溫度的動態影響因素。調查獲得以下結論。

（1）列車運行過程中設置溫度與實際溫度均值差值為0.27～3.69℃。各線路設置溫度與實際溫度差值均值如圖7所示。將各線路車廂內5個點位實際溫度進行均值計算并與設置溫度相比較，數據顯示設置溫度與實際溫度均值間存在最小0.27℃，最大3.69℃的差值。其中，地鐵車廂設置溫度與實際溫度的差值會受到站臺溫度、天氣預報溫度、滿載率的影響。由觀測數據發現地上、地下站點間站臺溫度并無明顯差異，因此建議不需要區分地上、地下站點設置溫度。

圖7 各線路設置溫度與實際溫度差值均值（單位：℃）

（2）列車運行區間熱量變化不足1℃，開關門對車廂內部溫度的影響可忽略。地上、地下站點熱流失情況如表4所示。對列車開門時車門區域溫度與行駛過程中車門區域溫度進行比較，數據顯示列車運行過程中，區域熱流失在0～1℃之間，且地上、地下站無明顯差異，即列車運行過程中開關門造成的區間熱流失變化小。另外，列車開關門時間需依據實時客流量和乘客上下車時間進行調控。因此，不建議對列車開關門時間進行統一規定。

表4 地上、地下站點熱流失 ℃

4 基于調查結果的改進對策

4.1 最佳設置溫度建議

各線路最佳設置溫度參照值可通過建立各線路對應的最佳設置溫度計算模型，代入乘客理想溫度，獲得不同情況下的最佳設置溫度。建議參照站臺溫度，設置列車溫度。實際操作中，可在首發站站臺設置溫度計，根據溫度計顯示溫度確定列車設置溫度。

建議摒棄以乘客投訴量為參照指標的溫度調控研判方式，以本次調查獲取的各線路最佳設置溫度標準進行調控。在熱環境與人體熱舒適方面，使用最廣泛的評價標準ISO 7730-2005《適中的熱環境-PMV與PPD指標的確定及熱舒適條件的確定》[6]中對高舒適度室內環境的指標的推薦值為-0.5～+0.5，即允許人群中有10%的人對所處環境的熱舒適感覺不滿意。另外，ASHRAE 55-2017《人類居住的熱環境條件》[3]標準中，建議以80%的接受率來確定舒適溫度范圍。因此，為向更多乘客提供舒適的乘車溫度，建議在夏季以90%的接受率來確定舒適溫度范圍并依據各線路最佳設置溫度標準進行溫度調控。

（1）總體溫度設置范圍。在進行夏季溫度調控時，要達到令90%乘客可接受的實際溫度區間（25～28℃），設置溫度可依據站臺溫度，參考圖8實施。

圖8 設置溫度參考范圍圖（單位：℃）

（2）根據各個線路溫度影響因素，將18類線路（車型）分為3類。夏季溫度設置總標準與分影響因素溫度設置標準詳見表5。

表5 設置溫度參考總表 ℃

4.2 其他輔助措施建議

（1）建議推行冷暖車廂設置。冷暖車廂設置能夠有效提升乘客乘車舒適度，建議加大冷暖車廂宣傳，增強乘客對冷暖車廂的認知，依據自身需求進行車廂選擇。另外，建議根據“兩端強冷，中部弱冷”的原則設置冷暖車廂。調查結果顯示，乘客更青睞“兩端強冷，中部弱冷”的設置方式，因此建議夏季采取“兩端強冷，中部弱冷”的冷暖車廂設置形式。

（2）根據乘客溫度感受，在車廂內增設標識，區分“暖區”和“冷區”。如6排座椅處、貫通道處為冷區，車門區域為暖區。調查結果顯示，車廂中間6排座椅處坐著的乘客與貫通道處的乘客更容易覺得冷，車門區域乘客更容易覺得熱。由于車廂各點位溫度無法實現統一，建議在車廂內增設標識，提示乘客車廂內不同區域溫度存在差異，為乘客增加乘車個性化選擇。

（3）增加擋風板及出風口提示標識。當車廂溫度位于90%的乘客可接受的溫度范圍（25～28℃）內時受訪乘客中因車廂中風力太大而感覺不舒適的占比為25.9%，其中亦莊線、7號線是乘客反饋風力大導致體感溫度較冷的主要線路。因此，建議在亦莊線、7號線的車廂出風口處增設擋風板，降低由于風力而導致乘客不舒適的概率；在各線路車廂內出風口處增加提示標識，降低平峰時段由于出風口處出風量較大導致乘客不舒適的概率。

5 結論

本文對夏季地鐵溫控措施效果進行評估：首先獲取乘客對車廂熱舒適度的評價，其次明確不同線路、不同站點、不同車型、不同時段、同一車廂內不同點位下的設置溫度和實際溫度的差異并了解乘客對冷暖車廂的知曉度、主動選擇意愿、舒適性體驗，建立設置溫度和實際溫度的關系。然后，在效果評估的基礎上開創模型，確定設置溫度標準：首先搭建最佳設置溫度計算模型，研究設置溫度、乘客理想溫度、實際溫度之間的函數關系，其次結合實際溫度和乘客熱舒適度評價，計算乘客理想溫度，接著分析站臺溫度、滿載率、天氣預報溫度等3個因素與溫差的相關性，計算各線路受各因素的影響程度，最后根據上述3個步驟，確定各線路在站臺溫度等3個因素影響下的溫度設置標準。

本次研究為地上地下線路、不同外界環境的線路溫度設置提出不同的設置建議，另外也提出分區設置冷暖車廂、增加提示等為乘客提供更多出行選擇的合理建議，對滿足乘客合理的乘車需求、營造良好的乘車環境、提升城市軌道交通運營服務品質、促進城市軌道交通的良性發展有重要的理論意義和實際價值，可以在地鐵運營企業制定夏季列車溫度設置建議標準方面提供參考。