轨道车辆内部空气质量管控分析

彭杰 杜涛

中车南京浦镇车辆有限公司 江苏 南京 210000

现阶段，随着社会经济和城市化不断发展，城市交通建设也呈现人性化，而随着轨道交通事业的不断发展，车辆除噪声振动、空气压力变化等物理环境因素外，旅客还十分关注车内空气质量，尤其是车内异味。因此，需要研究轨道交通中的CO2、CO、可吸入颗粒等参数指标，对这些气体的排放进行控制，减少有毒物质排放量，进而提高内部空气质量，保障人员健康。

1 车内挥发性有机化合物来源

现阶段不同国家或组织对于挥发性有机化合物定义各异，世界卫生组织（WHO）定义为沸点范围在50℃～260℃之间，室温下饱和蒸气压超过133.32Pa，在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。美国环保署（EPA）定义为除CO、O2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外任何参加大气光化学反应的碳化合物。德国DIN55649-2000标准（测定VOC含量）定义为通常压力下，沸点或者初馏点低于或等于250℃的任何有机化合物。我国定义为利用Tenax TA等采样分析非极性色谱柱，保留时间位于正己烷与正十六烷间物质。当前普遍采用WHO规定分类挥发性有机化合物[1]。

当室内空气中VOC浓度过高时很容易引起急性中毒，轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐或程酩醉状；重者会出现肝中毒甚至很快昏迷，有的还可能有生命危险。长期居住在VOC污染的室内，可能引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统，引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等。有的还有可能引起内分泌失调，影响性功能；苯和二甲苯还能损害造血系统，以致引发白血病。

针对车内有害物质情况，国铁集团管控情况也相当重视，原中国铁路总公司还曾特地下发《关于加强新出厂动客车车内空气质量控制的通知》要求各主机厂对标准修订、原材料控制、过程控制、强化验收管控等方面做出要求。

其挥发性有机化合物来源广泛，轨道交通车辆中大量采用的车用胶粘剂、油漆涂料、纺织品、玻璃制品以及橡塑制品等材料都是释放挥发性有机化合物的高危材料。为满足使用要求，产品生产制造时加入了一些稀释剂、增塑剂、稳定剂等辅助剂，其中含有甲醛、甲苯、二甲苯等挥发性有机化合物，其在使用时会挥发出来。例如玻璃钢墙板原料为苯乙烯，未固定完全时就会在车内释放苯乙烯[2]。另外，车辆采用的胶粘剂用于地板布或防寒材的粘接，也会挥发处胶粘剂中甲苯、乙酸乙酯等物质，进而导致车内中挥发性有机化合物含量不断增加。

2 车内空气中有机化合物管控现状

轨道交通车辆车内空间属于特殊空间，内部空间封闭，很多国家或组织针对挥发性有机化合物作出了法律法规管控标准。当前国内外关于轨道交通行业对于有害物质的管控标准把包括TB/T3139-2006《机车车辆内部材料及室内空气有害物质限量》、《全球铁路工业限用物质清单》等。其中，我国的规定在低于200km/h时速的铁道机车车辆中应用，限值以及测量方法参考了《室内空气质量标准固定》，其中要求甲醛含量不可超过0.1mg/m3，TVOC含量低于0.6mg/m3，对比而言，TB/T3139-2006只规定了车内空气中甲醛和TVOC限值，也对苯、二甲苯和甲苯限值作出了规定[3]。如表1。

表1 国内对车内空气质量的限值（mg/m3）

不同国家关于车内空气质量管控物质类型及其限值要求不同，因为测试条件不同，制造材料和工艺不同，因此管控物质类型和限值差异较大。管控物质类型而言，甲醛是主要管控物质，我国对甲醛、乙醛、苯、二甲苯等物质作出了限制要求。限值上，俄罗斯对于甲醛物质的管控限值最高，韩国最松，中日接近，TB/T3139-2006、GB/T17729-2009中关于挥发有机化合物限值一致。我国GB/T27630-2011也对车内苯系物含量有所规定，GB/T17729-2009对甲苯、二甲苯限值作出了要求。如表2。

表2 国外对车内空气质量管控要求及其限值（mg/m3）

此外，在整车空气质量测试时，先进行采样，车辆采样前在自然状态下关闭门窗、空调新风和废排风口，封闭12h，开启空调置自动运行位或设置空调目标温度为24℃±2℃，2h后进行采样测试，采样温度不低于16℃，完成后，工程师进行现场采样。采集气体样本后，晃动采样袋均匀分布，之后使用Tenax管和DNPH管采集气体，收集采样管需要即可进行定性定量分析，在密封管上使用密封卡，并用铝箔纸将其包好做标记，冷藏在（4～10）℃环境中。

为中车股份科技〔2018〕326 号印发了《轨道交通车辆客室、司机室挥发性有机化合物管控技术要求（试行）》的通知，通知给出“源头管控，主动释放，持续跟进，常态平衡”总原则。明确了强化材料、零部件VOC源头管控思想，加速材料、零部件在制造、运输及存放过程中的VOC释放的处理方向。通知列举了影响车内空气质量的材料及零部件的管控清单，如表3。

表3 材料、零部件的管控清单

3 车内空气质量管控措施

3.1 减少通风系统污染

车辆运用中需要经常清洗系统风管，在轨道交通运行时，中央空调通风系统始终处于长时间运行状态中，风管上会有大量污染源，同时由于风管中的空气温湿度都比较高，十分适合细菌、病菌生长反之，导致室内空气质量下降。因此，需要加大力度清洁、消毒风管，进而提高轨道交通内部的环境空气质量，避免车内空气中的不良物质影响人员健康安全。

3.2 优化气流系统

在轨道交通内部空气改善时，需要对其气流组织进行有效改善，并对送风口和排风口位置、风量和封口形式进行合理布置，利用最小通风量以便实现最佳通风效果。而气流组织的合理性不仅可以按质按量将新鲜空气传输给工作区，并及时排出污染物，保证车内空气质量。同时可在出风口位置加装等离子、臭氧等有害物质处理设备，设备通过改善通风系统的空气质量，降低通风系统污染度，进而提高车内空气质量。

3.3 降低有害物质

要想改善城市轨道交通车内空气质量，需要降低车内有害物质产生量。轨道交通运行过程中所排放的大量肺气肿含有很多有害物质，对空气质量产生影响。在此基础上，要想降低有害物质排放量，非金属材料的零部件断口宜封闭处理，避免使用散发大量甲醛、VOCS等污染物的材料，尽量采用绿色、环保材料。与此同时，产品需要在制造过程中，尽量多使用环保材料，如胶合板粘制用胶粘剂，面料中阻燃剂的选取等。

3.4 加强空气质量管控

首先，当前我国只有TB/T 3139-2006中对车内甲醛、TVOC含量制定了限值，还需要增加其他物质的管控，并建立车内零部件和材料测试体系，根据国内外VOC管控法律法规以及实际情况制定企业标准，为车内空气管控奠定基础。此外，轨道交通车辆内的VOC中涉及了多种材料，对此，需要构建行业材料数据库，对产品供应链实现信息化管理，以便了解产品设计、制造和生产等各个环节的材料质量，同时构建供应链全员互联模式，对材料、部件和整车进行逐级管理。

3.5 原材料提前释放

为保证整车控制质量符合要求。在原材料整个生产、配套中各生产供应商需通过工艺手段达到提前释放的效果。如地板布等原材料生产过程中尽量使用通风设备进行通风，在制造过程中加速有害物质挥发。车内玻璃钢制品、座椅、卧铺等大量使用的高危原材料产品下线后进行45℃烘烤处理及通风晾晒，通过加热等方式促进有害物质挥发。产品包装运输易选用环保、透气性好的包装防护材料，并打孔，防止在配送环节中有害物质的集聚；零部件到达主机厂后需去除顶部和周围的包装，并保证剩余底部包装可满足物流运输使用，晾置至少1天后发至施工场地等手段。

4 结束语

综上所述，城市轨道交通工程中，需要加大力度监测车内环境空气质量，解决其中存在的空气污染问题。对此需要减少通风系统污染，改善车内的气流组织，并优化气流系统，减少车内有害物质，降低有害物质，改善空调系统污染物，设置屏蔽门，隔离隧道和站台区，加强空气质量管控，完善我国车内空气质量规定，确保城内进出人员身体健康，营造良好的出行和工作环境，进而推动轨道交通实现健康发展。