国内重大传染病疫情铁路交通防控模式效率评估

施红生

(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

国内出现重大传染病疫情期间，由于铁路交通具有人员高度密集，环境空间封闭，运量大、运行时间长、距离远等特点，疫情很容易借铁路交通快速远距离传播扩散，其中尤以空气飞沫途径传播动力强，控制难度大。在近年国内出现的几起重大传染病疫情期间，根据国家联防联控措施安排，铁路交通部门主要采取了(1)铁路车站旅客发热筛查，(2)列车旅客自报发热应急处置，(3)站车乘务员自身防控等3项基本控制措施。本文通过SARS、甲型H1N1流感等疫情防控案例分析，对铁路交通防控模式的效率进行评估。

1 传染病疫情铁路交通远距离传播规律

1.1 远距离传播概念模型

经空气飞沫途径的传染病沿铁路交通线传播有两个关键环节，其一是在相对较长一段时间内，乘客在列车内一个相对封闭的环境中，染病的乘客通过与健康乘客的密切接触，将病毒传染给其他乘客。此时车厢内乘客总数是固定不变的，染病乘客可以认为是一个点传染源，以点扩散的方式向外传播病毒，可以借鉴经典的传染病传播模型SIR模型［1］。其二是由于人口流动的影响，沿交通线各个站点人员的交换情况不一样，对站点所在地区传染病传播的影响概率也不一样。这两个环节不同维度传播模型的结合构成了铁路交通线传染病远距离传播模型，其概念模型如图1所示。

基于列车相对密闭的车厢环境，以及一次旅途车内乘客总数不变性，车内经空气飞沫传播传染病模式符合SIR模型基本特征。另一方面，目前铁路一次旅行时间一般不超过24小时，而空气飞沫途径传染病潜伏期一般为2～10天，多为3～4天，因此新被感染者在一次乘车途中不会再向外传播病毒感染他人，即有传染能力的人数在旅途中不随时间而变化，同时在如此短期内病人痊愈康复的可能性也很小，可将SIR模型进行适当的简化。

基于SIR模型特性，车内病人与易感者有效接触致病的感染率β的大小，与其处于有染病者危险区域内的时间t，以及危险区域内的病毒密度ρ成正比，即

同时考虑到车厢空气病毒密度受列车通风消毒措施的影响较大，模型中引入通风消毒参数，相对密闭车厢内病毒密度的变化满足如下关系式

图1 铁路交通线传染病远距离传播概念模型

式中:I表示车内初始染病者人数;μ表示染病者I向外释放病毒强度，与染病者发病状况有关，取值可不同;V为车厢容积;W为车内通风排毒效率指标;D为车内消毒效率指标。综合(1)、(2)式，则

式中:k为正比例常系数，可由实际数据拟合获得。设t时刻健康者人数为S(t)，因此，健康者人数随时间的变化率为

式中:S(0)为初始时刻的健康者人数，有S(0)+I=N;N为交通工具内总的人数。

则有:

因此，一次旅途时间t内，列车内新被感染的人数为I(t)，由

此模型中的参数可分为3类，一类为物理参数，如车厢体积V(单位m3)，载员N，运行时间t(单位h);一类为病原学参数，如病毒释放强度μ，感染系数k;再一类为控制措施量化参数，如通风指标W，消毒指标D，W、D取值最大为1，表示没有通风和消毒，值越小说明通风和消毒情况越好。该模型表明，车厢内空气飞沫途径传染病的传播概率与车厢内通风、消毒措施，以及车厢内滞留时间的3次方密切相关。

1.2 列车内SARS传播控制数值模拟

以SARS为案例，列车一节车厢为单元，依据空气飞沫途径传染病列车车厢内点扩散传播模型(5)，车厢容积取V=100 m3，初始乘客取S(0)=100人，kμ取值0.05，假如车厢内有SARS病人I=1人，以WD的乘积效应表示列车采取的通风消毒措施综合效果，模拟列车行程时间为1 ～10 h，在 WD=0.2、0.5、0.7、1 等 4种状态下车厢内旅客感染SARS状况。如表1、图2所示。

表1 列车内SARS传播控制数值模拟

图2 列车内SARS传播数值模拟

从图2可以看出，在没有通风消毒措施状态下(WD=1)，在乘车初始3 h内旅客受感染概率较小，3 h后旅客受染概率迅速上升，从4 h～10 h，滞留时间延长2.5倍，但旅客受感染概率却增长约15倍。表明旅客受染状况与病人在车厢内滞留时间呈指数性相关，长时间行程列车内危险系数还是相当大的，强烈提示“早发现，早隔离”染病者控制措施的极端重要性。同时，通过不同通风消毒措施效果状态曲线的比较可以发现，采取车内空气通风、过滤、消毒等有效预防控制措施，对于切断减少车内传播也能起到显著作用。

2 传染病疫情铁路交通防控措施效率评估

2.1 铁路车站旅客发热筛查

2.1.1 国内车站旅客发热筛查

2003年国内SARS疫情流行期间，根据公安部等7部委发出的《关于加强卫生检疫预防控制非典型肺炎传播的紧急通知》，北京铁路各车站实施了严格的旅客发热筛查检疫措施。铁路北京站和北京西站共投入筛查人员200人，资金1 000万元，查出发热旅客2 387人，除人力成本外，平均每发现1例发热旅客投入资金4 220元。发现3例SARS确诊病例，时间为4月27日、29日和5月6日各l例。与民航北京、上海、广州4个机场相应调查资料比较［2］，4个机场共计投入筛查人员226人，资金1 037万元，查出发热旅客2 485人，平均每发现1例发热旅客民航机场投入资金4 170元，与铁路交通部门相当。发热筛查调查统计结果如表2所示。数据分析显示对旅客进行发热筛查，成本很高，对疫情控制贡献率较低。交通关口呼吸道传染病发热筛查在突发疫情暴发初期有必要启动，对于阻断疫情通过交通关口的传播有一定作用，但应尽量减少影响范围和程度，在中后期其它措施全面施行后，交通系统发热筛查的防控作用极为有限，应及时终止。

表2 国内SARS流行期间北京铁路车站与国内机场旅客发热筛查效果比较

2.1.2 国境车站旅客发热筛查

2009年甲型H1N1流感全球大流行，我国卫生部4月30日宣布将其纳入乙类传染病，依照甲类传染病采取预防、控制管理措施。5月4日国家质检总局、公安部、铁道部、卫生部、海关总署联合发出《关于加强进出境旅客列车防控甲型H1N1流感工作的通知》。铁道部于2009年5月－2010年4月，对九龙至北京(上海)直通旅客列车入境旅客采取了发热筛查措施。统计结果表明，截至2010年4月30日，累计入境旅客1 608 102人，发现发热旅客99人，确诊甲型H1N1流感病例1人。检出发热旅客主要集中在2009年5、6、7 3个月，达86人占全部检出发热人数的86.9%。按月呈递减状态与措施实际认真执行程度有关，5月份国家实行外堵策略，发文要求铁路边境口岸针对甲流实行检疫措施，铁道部5月初和5月中，先后两次发文布置，因而5月份对入境旅客列车实行了最严格的旅客发热筛查措施，1例确诊病例也是5月份检出的，其后再未检出确诊病例。而中国确诊的首例输入性病例则是5月11日，应当说前期实行的入境旅客列车防控措施对于控制和延缓疫情输入时间起到了一定的作用。8月份受国家防控策略降级调整影响，旅客发热检出人数明显下降。通过与未发生大疫情的2008年1－12月深圳3个陆路口岸常规入境旅客发热检出资料比较，可进一步验证上述结论。见表3和图3。

表3 铁路口岸入境旅客发热检出比例

2009年5－7月，中国边境口岸按卫生部将甲型H1N1流感纳入甲类传染病和检疫传染病进行管理的布署，对入境旅客施行严格的甲型H1N1流感检疫排查制度。因此，将2009年5－7月九龙入境铁路旅客体温检测排查，与同期深圳皇岗和深圳湾两口岸入境旅客体温检测、医学巡查、健康申报等方法排查的甲型H1N1流感检出结果进行对比统计分析，以观察排查措施效率［3，4］。表4显示，铁路口岸入境旅客与深圳口岸入境人员可疑病例检出率相当，但确诊病例检出率深圳口岸较铁路口岸高2.3～3.6倍。进一步以深圳皇岗口岸数据深入分析发现，皇岗口岸35例确诊病例中，出现发热症状者21人，占确诊病例总数的60%，其余40%则是通过医学巡查和健康申报发现的扁桃体肿大、咳嗽、流涕、咽痛等呼吸道症状进而医学检验确诊。因而，仅检测发热单一症状其病例漏诊的比例还是相当大的。

表4 2009年5－7月铁路口岸入境旅客与深圳口岸入境人员检出甲流病例比较

2.2 列车旅客自报发热处置

2009年5月铁道部发布《关于进一步加强铁路甲型H1N1流感防控工作的通知》，在国内列车上实施旅客自报发热应急处置措施，至2010年4月历时347天，共处置1 530例自报发热人员，确诊甲型H1N1流感病例9例，图4显示实施效果受国家疫情调控策略高度影响。5月18日－6月7日全路应急措施开始实施的前3周，铁路站车宣传和处置力度处于强势状态，列车旅客自报发热人数较高，达101～75人/周，但总体呈下降态势。6月初国内发生本土传播病例，尤其每周发病达3位数后，国内疫情紧张气氛上升，甲流按甲类传染病管理的各种防控宣教处置力度加强，旅客防病意识得到强化，6月份的4周列车自报发热人数迅速上升，从75人/周～175人/周，达到高峰。7月中旬，卫生部将甲型H1N1流感降为乙类传染病管理后，随着大规模严格防控措施逐步减弱，公众对甲流的紧张度和防病意识相应淡漠，列车自报发热人数整个8月份呈明显逐周下降趋势，从94人/周～18人/周。9月份国内出现第二波疫情暴发，发病人数迅即突破4位数，社会对防控措施又有所强调，列车旅客自报发热人数虽有小波段上升，最高达37人/周，但总体仍处于较低状态，且10月份之后渐次下降持续走低。当11月份国内发病疫情突破5位数/周，达到高峰期时，列车自报发热人数也未出现大幅度上升，12月份后随着国内疫情的持续下降，直至春运，列车自报发热人数只有零星报告。从图4上可以看出曲线描出的4个关键节点，(1)6月14日上升点，(2)6月28日高峰点，(3)7月13日下降点，(4)8月30日低位点，与国家防控策略的影响作用高度吻合。

图4 国内甲型H1N1流感发病与铁路旅客自报发热趋势

2.3 站车乘务员自身防控

2009年甲型H1N1流感流行期间，铁路乘务人员甲型H1N1流感发病率为18.02/10万，与国内总体发病率9.69/10万相比，有极显著性差异(u=4.712，P＜0.01)，表明铁路工作人员为感染甲型H1N1流感高危人群。因而，铁路列车乘务员自身防控是铁路交通甲流防控的重点之一，主要采取了乘务员出乘体温检测，配置防护消毒备品，乘务员医学观察，甲型H1N1流感疫苗接种等。铁路工作人员累计接种疫苗238 960人，医学观察1 296人，治愈甲型H1N1流感确诊病例56人，车厢消毒34 698辆次。从甲流在国内发生大流行以来，尽管铁路工作人员作为高危人群其发病率显著高于国内总体发病率，但均为散发病例，多数情况下全路每日发生1例，未发生单位聚集性流行和暴发流行，表明这些措施对于预防铁路工作人员受到甲型H1N1流感严重感染传播起到了重要保护作用。

甲型H1N1流感疫苗接种是卫生部推荐采取的重要防控策略，国内累计接种超过9 720万人，接种覆盖率约7.5%。甲流疫苗接种作为保护铁路易感员工的重要措施，得到铁路各级领导重视支持，各铁路局制订了详细规划，接种工作于2009年10月中旬开始，铁路站车工作人员累计疫苗接种覆盖率达76.48%，远高于国内疫苗总体接种覆盖率。但由于大面积接种实现日期较晚，加之接种后需2周才能产生有效抗体，因而对抑制铁路工作人员发病高峰未起到强力作用，如图5和表5。

图5 铁路站车工作人员甲型H1N1流感疫苗接种对抗发病作用

表5 铁路站车工作人员发病率与国内总体发病比较

图5所示，两条按月发病率曲线可以看出，国内总体发病高峰出现在11月份，高峰期持续1个月，12月份即呈明显下降态势，而铁路工作人员在10月份就基本达到发病高峰，出现时间早1个月，且持续时间长达3个月，于2010年1月份才呈明显下降。铁路工作人员免疫覆盖率曲线显示，2009年12月中疫苗累计接种覆盖率达到55%，可能对1月份以后的发病起到了抑制作用。但由于国内总体发病率1月份亦较上一月份陡然下降了4.85倍，其下降幅度比铁路的4.67倍还高，因而尚难以确认免疫接种对铁路工作人员疫情控制所达到的程度。表5也显示，2010年1月和2月，铁路工作人员发病率仍高于国内总体发病率2倍以上。

3 结论

(1)空气飞沫途径传播的突发传染病，旅客受染状况与病人在车厢内滞留时间呈指数性相关，乘车小于3小时旅客受感染概率很小，乘车10小时受感染概率增长15倍。因而尽早控制传染源、切断传播途径是控制传播的有效手段，在列车相对封闭的旅行环境中尤以控制传染源最为重要。采取车内空气通风、过滤、消毒等项措施，对于切断减少车内传播也能起到显著作用。

(2)国内发生突发传染病大流行时，铁路交通关口发热筛查在突发疫情暴发初期有必要启动，对于阻断疫情通过铁路交通关口的传播有一定作用。但由于成本较高应尽量减少影响范围和程度，在中后期其它措施全面施行后，铁路交通系统发热筛查的防控作用相对有限，应及时终止。

(3)在国家防控突发传染病总体框架内，铁路交通处于联防联控的部门配合地位，主要目标是控制甲类管理传染病的输入和扩散，尽可能推迟疫情蔓延时间，铁路防控措施的效果受到国家防控策略的高度影响。因而，铁路防控措施的宽严应紧跟国家应对策略的节奏，严控时效以早期2个月为宜，最多不要超过3个月，一旦国家降低管理级别，应及时终止严控措施恢复常态管理。

(4)铁路站车工作人员为呼吸道传染病的高危人群，疫情流行期间，实施乘务体检、个人防护消毒、密切接触者医学观察能起到重要保护作用。免疫接种应尽早实施，把握在疫情高峰来临前2周达到50%以上接种覆盖率，可起到强力的预防保护效果。

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