基于高速动车组的卫生列车研制可行性分析

王 金，支锦亦，2*，向泽锐，2，谭映军，李运明，吴 凡，何思俊，赵 毅，李 君

（1.西南交通大学建筑与设计学院，成都 610031；2.西南交通大学人机环境系统设计研究所，成都610031；3.西部战区总医院医务部，成都 610083）

0 引言

卫生列车是军事、救灾行动中进行伤病员后送的重要工具[1]。随着铁路客运高速化发展，传统卫生列车存在诸多问题，不能适应现代卫勤保障的要求，因此需要对卫生列车进行创新性发展。

目前，卫生列车研究前沿是基于高速动车组的卫生列车构想。吴凡等[2]依据卫生列车卫勤分组和救治流程提出了基于标准动车组的卫生列车编组方式，设计了卫生列车八大功能模块并进行了功能细化。李运明等[3]通过对卫生列车的应用现状和高速列车发展前景的综述研究，对高速铁路卫生列车进行展望，指出采用高速列车作为平台，进行指挥、通信、医疗护理、后勤保障等功能模块需求研究，以人-机-环境相关理论进行数字化建模，完成高速卫生列车的设计方案和车载医疗设备匹配指标的研究，为高速卫生列车的建造提供技术支持。徐剑铖等[4]鉴于卫生列车装备建设发展需要，提倡开展基于高速列车的卫生列车研制，以提升卫生列车的效能。

虽然关于高速卫生列车的研制展望较多，但是缺少对高速卫生列车研制的必要性以及技术和现实可行性的探讨。本文基于高速动车组的技术现状、线路以及设计技术等方面对基于高速动车组的卫生列车构建进行可行性分析。

1 我国新型高速动车组为卫生列车提供了平台保证

我国新型高速动车组的技术发展为传统的铁路运输方式提供了创新发展的机会，为解决当前卫生列车平台存在的问题提供了技术平台。

1.1 动力分散型动车组发展

动力分散型动车组是目前高速动车组发展的趋势[5]。因其动力设备分散在各车厢底部，所以全车厢均可载客，载客量较大；同时该设计还减轻了车厢轴重，利于高速运行，且加速和制动性能较好[6]。我国CRH、CR系列动车组均为动力分散型动车组。基于动力分散型动车组的卫生列车将具有良好的启动和制动性能，能有效地在特殊的运行环境下进行快速启动和制动，可避免因紧急制动造成的二次伤害。

1.2 编组发展

中国中车唐山机车企业负责生产的CRH 3X型可变编组动车组于2017年下线，标志着我国动车组可根据运载需求进行2~16节车厢的灵活编组，可有效提高动车组运营效率。同时CRH 3X型可变编组动车组按照中国标准动车组技术标准进行设计、生产，属于中国标准动车组系列。因此，基于可变编组动车组的卫生列车可根据运载任务编挂车厢，以满足平、战2个时期对运载车厢的不同需求。

1.3 车厢结构及布局发展

我国CRH 3X型可变编组动车组中一、二等座车厢及餐车均采用了双层车厢结构，餐车上部为餐食区，下部为货运仓，大大扩充了运载能力。鉴于双层列车在运能上的优势，中国中车下属生产企业也开展了对高速双层列车的研制工作。基于高速动车组的卫生列车编挂双层车厢将大大提升高速卫生列车的运能。

由中车青岛四方机车企业生产、于2017年7月开通运营的新型纵向卧铺动车组CRH 2E-2463采用了平行于列车运行方向的上下铺纵向布局、中央通道设计，不同于传统垂直于列车行驶方向的横向布局、单侧通行设计，其定员人数较传统卧铺动车组CRH 2E增加37%；同时每个铺位作为功能配置齐全的独立空间，人机布局更加合理、舒适。该布局为高速卫生列车的病房布局和设备通行提供了人机参考，便于推床和担架在列车车厢的通行以及伤病员在推床担架和病床的平行转移。

1.4 车体材料和结构发展

根据CRH 1到CR 400高速动车组的车体结构发展，高速动车组车体设计及工艺优化集中在新材料的运用、金属结构的优化方面，主要表现为车体材料从不锈钢到铝合金的运用、从蒙皮骨架组焊转向大型中空挤压铝合金型材纵向无缝焊接以及中空挤压铝合金型材和骨架组焊。材料和技术的改进旨在减轻车体质量，降低风阻、噪声和减少压力波的影响，具体改进措施及作用详见表1。改进后的车体结构不仅有利于营造卫生列车内舒适安静的听觉环境，方便医护人员进行诊疗和交流，还有利于患者的休息。

表1 高速动车组车体改进措施及作用

1.5 速度和平稳性

我国高速铁路完成了部分既有线路的200~250 km提速改造、时速250 km客运专线铁路新建和时速350 km客运专线铁路新建3个发展阶段[7]。新建铁路专线具有无缝、无砟的特点，平顺性好，运行过程中振动较小，平稳性较好，能为卫生列车的诊治和护理提供平稳的操作环境。同时，其对应高速铁路速度发展的高速动车组也完成了升级，我国时速350 km的首列国产化CRH 3高速动车组于2008年3月在“唐车”下线，并在京津城际高速铁路实现了最高350 km的实际运营时速。基于高速动车组的卫生列车能为伤病员铁路后送提供快速、平稳的保障。

1.6 电磁兼容性

高速动车组电磁干扰主要集中于高速动车组系统中弱电系统的信号传输、接受设备受电弓离线产生的电磁脉冲以及牵引供电系统产生的谐波。关于高速动车组电磁兼容性研究，最新成果和工程应用最突出的是闻映红[8]、姬军鹏等[9]在复兴号高速动车组的电磁兼容性研究，该研究显著地降低了电磁干扰对高速动车组的影响，从而使基于高速动车组的卫生列车具有较高的电磁兼容性，能保证车内弱电信号仪器的正常使用，确保诊疗数据的准确性。

2 我国高速铁路网和“一带一路”铁路网为高速卫生列车提供了线路保证

2.1 我国高速铁路网现状

2017年铁路行业信息显示，“四纵四横”高速铁路网框架已基本建成，过去5 a来高速铁路线路新增1.57万公里，线路总长达到2.5万公里，同时新增高速铁路客运站489座，其中特大型32座[10]。《中长期铁路网规划》提出，到2020年，铁路网规模达到15万公里，其中高速铁路3万公里，覆盖80%以上的大城市[11]。根据新列车运行图数据显示，中国高速动车组比重将持续提升，铺排高速铁路动车将达到5 284列，占旅客列车69%以上[12]。《城镇化地区综合交通网规划》提出，至2020年，将在京津冀、长三角、珠三角、长江中游、成渝、海峡西岸、山东半岛建成运营里程达3.6万公里的城际交通网络，将覆盖区域内98%的节点城市和近60%的县[13]。《中长期铁路网规划》提出，在“四纵四横”高速铁路网基础上，建设以“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网[11]。国内高速铁路网络将为基于高速动车组平台的卫生列车的发展应用提供线路基础。

2.2 “一带一路”铁路网布局

铁路“走出去”作为“一带一路”基础设施互联互通建设的重要手段，将成为推进“一带一路”倡议实施的重要依托和支撑[14-15]。“走出去”建设区域包括东南亚、南亚和中亚地区，预计到2020年，“一带一路”互联互通铁路项目新建线路可达8 492 km，改造铁路线达3 657 km[16]。高速卫生列车可作为“一带一路”的重要交流项目，不仅有利于促进“一带一路”沿线国家的军事合作、提升国际灾害救援的能力，还有利于通过医疗援助和普惠医疗措施提升“一带一路”沿线人民的交流和友谊，深化“一带一路”倡议的成果。

3 面向轨道装备的可视化人因综合仿真分析平台为卫生列车的人因设计与评估提供了保证

基于新型高速动车组的卫生列车作为伤病员后送的工具，需考虑担架、轮椅、拐杖以及搀扶等助行方式在列车空间的无障碍通行问题；同时鉴于后送途中进行诊疗护理活动的需求，车厢环境下的医者与患者的人-人关系、人与诊疗设备的人-机关系、人与车厢的人-环境关系均是高速卫生列车人因设计与评估的重点。

面向轨道装备的可视化人因综合仿真分析平台集研究作业人员行为、作业设备和作业环境于一体，整合了行为观察系统、运动捕捉系统、肌电测试系统、Jack虚拟人仿真系统和计算机辅助设计（computer aided design，CAD）及建模系统，将真人行为虚拟化，并对虚拟动素进行评估，进而指导设计[17]。该平台可用于高速卫生列车人-机-环境的适配性研究，利用行为观察系统定义医护人员和伤病员的行为动作要素，根据人-设备-环境的相互关系进行流线设计和人机布局；通过运动捕捉系统将医者和患者典型动作进行虚拟化，导入Jack仿真系统进行高速卫生列车设计方案的人机适配性评估，并可根据评估结果进行设计优化；同时，基于该平台的铁路客车无障碍研究可为高速卫生列车的无障碍设计提供研究方法和设计原则[18]。

4 结语

卫生列车作为一种高效的伤病员后送工具，在现代卫勤中具有重要的作用。基于高速动车组的卫生列车的研制是顺应铁路客运高速化的发展；同时新型高速动车组为卫生列车的创新发展提供了良好的构建平台，可解决传统卫生列车平台的固有缺陷，有利于提升铁路后送的效率和品质。高速铁路线路的分布、里程以及高铁站点的建设均为基于高速动车组的卫生列车提供了线路保证，且面向轨道装备的可视化人因综合仿真分析平台为高速卫生列车的人因设计与评估等提供了可靠的技术。因此，基于高速动车组的卫生列车研制具有现实可行性。后续研究中仍需加强卫生列车内部的人-机-环境系统研究和运行管理等服务系统的研究，以提升高速卫生列车的运行效率，提高其卫勤保障的能力。