國內(nèi)重大傳染病疫情鐵路交通防控模式效率評估

施紅生

(中國鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

國內(nèi)出現(xiàn)重大傳染病疫情期間，由于鐵路交通具有人員高度密集，環(huán)境空間封閉，運量大、運行時間長、距離遠等特點，疫情很容易借鐵路交通快速遠距離傳播擴散，其中尤以空氣飛沫途徑傳播動力強，控制難度大。在近年國內(nèi)出現(xiàn)的幾起重大傳染病疫情期間，根據(jù)國家聯(lián)防聯(lián)控措施安排，鐵路交通部門主要采取了(1)鐵路車站旅客發(fā)熱篩查，(2)列車旅客自報發(fā)熱應(yīng)急處置，(3)站車乘務(wù)員自身防控等3項基本控制措施。本文通過SARS、甲型H1N1流感等疫情防控案例分析，對鐵路交通防控模式的效率進行評估。

1 傳染病疫情鐵路交通遠距離傳播規(guī)律

1.1 遠距離傳播概念模型

經(jīng)空氣飛沫途徑的傳染病沿鐵路交通線傳播有兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其一是在相對較長一段時間內(nèi)，乘客在列車內(nèi)一個相對封閉的環(huán)境中，染病的乘客通過與健康乘客的密切接觸，將病毒傳染給其他乘客。此時車廂內(nèi)乘客總數(shù)是固定不變的，染病乘客可以認(rèn)為是一個點傳染源，以點擴散的方式向外傳播病毒，可以借鑒經(jīng)典的傳染病傳播模型SIR模型［1］。其二是由于人口流動的影響，沿交通線各個站點人員的交換情況不一樣，對站點所在地區(qū)傳染病傳播的影響概率也不一樣。這兩個環(huán)節(jié)不同維度傳播模型的結(jié)合構(gòu)成了鐵路交通線傳染病遠距離傳播模型，其概念模型如圖1所示。

基于列車相對密閉的車廂環(huán)境，以及一次旅途車內(nèi)乘客總數(shù)不變性，車內(nèi)經(jīng)空氣飛沫傳播傳染病模式符合SIR模型基本特征。另一方面，目前鐵路一次旅行時間一般不超過24小時，而空氣飛沫途徑傳染病潛伏期一般為2～10天，多為3～4天，因此新被感染者在一次乘車途中不會再向外傳播病毒感染他人，即有傳染能力的人數(shù)在旅途中不隨時間而變化，同時在如此短期內(nèi)病人痊愈康復(fù)的可能性也很小，可將SIR模型進行適當(dāng)?shù)暮喕?/p>

基于SIR模型特性，車內(nèi)病人與易感者有效接觸致病的感染率β的大小，與其處于有染病者危險區(qū)域內(nèi)的時間t，以及危險區(qū)域內(nèi)的病毒密度ρ成正比，即

同時考慮到車廂空氣病毒密度受列車通風(fēng)消毒措施的影響較大，模型中引入通風(fēng)消毒參數(shù)，相對密閉車廂內(nèi)病毒密度的變化滿足如下關(guān)系式

圖1 鐵路交通線傳染病遠距離傳播概念模型

式中:I表示車內(nèi)初始染病者人數(shù);μ表示染病者I向外釋放病毒強度，與染病者發(fā)病狀況有關(guān)，取值可不同;V為車廂容積;W為車內(nèi)通風(fēng)排毒效率指標(biāo);D為車內(nèi)消毒效率指標(biāo)。綜合(1)、(2)式，則

式中:k為正比例常系數(shù)，可由實際數(shù)據(jù)擬合獲得。設(shè)t時刻健康者人數(shù)為S(t)，因此，健康者人數(shù)隨時間的變化率為

式中:S(0)為初始時刻的健康者人數(shù)，有S(0)+I=N;N為交通工具內(nèi)總的人數(shù)。

則有:

因此，一次旅途時間t內(nèi)，列車內(nèi)新被感染的人數(shù)為I(t)，由

此模型中的參數(shù)可分為3類，一類為物理參數(shù)，如車廂體積V(單位m3)，載員N，運行時間t(單位h);一類為病原學(xué)參數(shù)，如病毒釋放強度μ，感染系數(shù)k;再一類為控制措施量化參數(shù)，如通風(fēng)指標(biāo)W，消毒指標(biāo)D，W、D取值最大為1，表示沒有通風(fēng)和消毒，值越小說明通風(fēng)和消毒情況越好。該模型表明，車廂內(nèi)空氣飛沫途徑傳染病的傳播概率與車廂內(nèi)通風(fēng)、消毒措施，以及車廂內(nèi)滯留時間的3次方密切相關(guān)。

1.2 列車內(nèi)SARS傳播控制數(shù)值模擬

以SARS為案例，列車一節(jié)車廂為單元，依據(jù)空氣飛沫途徑傳染病列車車廂內(nèi)點擴散傳播模型(5)，車廂容積取V=100 m3，初始乘客取S(0)=100人，kμ取值0.05，假如車廂內(nèi)有SARS病人I=1人，以WD的乘積效應(yīng)表示列車采取的通風(fēng)消毒措施綜合效果，模擬列車行程時間為1 ～10 h，在 WD=0.2、0.5、0.7、1 等 4種狀態(tài)下車廂內(nèi)旅客感染SARS狀況。如表1、圖2所示。

表1 列車內(nèi)SARS傳播控制數(shù)值模擬

圖2 列車內(nèi)SARS傳播數(shù)值模擬

從圖2可以看出，在沒有通風(fēng)消毒措施狀態(tài)下(WD=1)，在乘車初始3 h內(nèi)旅客受感染概率較小，3 h后旅客受染概率迅速上升，從4 h～10 h，滯留時間延長2.5倍，但旅客受感染概率卻增長約15倍。表明旅客受染狀況與病人在車廂內(nèi)滯留時間呈指數(shù)性相關(guān)，長時間行程列車內(nèi)危險系數(shù)還是相當(dāng)大的，強烈提示“早發(fā)現(xiàn)，早隔離”染病者控制措施的極端重要性。同時，通過不同通風(fēng)消毒措施效果狀態(tài)曲線的比較可以發(fā)現(xiàn)，采取車內(nèi)空氣通風(fēng)、過濾、消毒等有效預(yù)防控制措施，對于切斷減少車內(nèi)傳播也能起到顯著作用。

2 傳染病疫情鐵路交通防控措施效率評估

2.1 鐵路車站旅客發(fā)熱篩查

2.1.1 國內(nèi)車站旅客發(fā)熱篩查

2003年國內(nèi)SARS疫情流行期間，根據(jù)公安部等7部委發(fā)出的《關(guān)于加強衛(wèi)生檢疫預(yù)防控制非典型肺炎傳播的緊急通知》，北京鐵路各車站實施了嚴(yán)格的旅客發(fā)熱篩查檢疫措施。鐵路北京站和北京西站共投入篩查人員200人，資金1 000萬元，查出發(fā)熱旅客2 387人，除人力成本外，平均每發(fā)現(xiàn)1例發(fā)熱旅客投入資金4 220元。發(fā)現(xiàn)3例SARS確診病例，時間為4月27日、29日和5月6日各l例。與民航北京、上海、廣州4個機場相應(yīng)調(diào)查資料比較［2］，4個機場共計投入篩查人員226人，資金1 037萬元，查出發(fā)熱旅客2 485人，平均每發(fā)現(xiàn)1例發(fā)熱旅客民航機場投入資金4 170元，與鐵路交通部門相當(dāng)。發(fā)熱篩查調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。數(shù)據(jù)分析顯示對旅客進行發(fā)熱篩查，成本很高，對疫情控制貢獻率較低。交通關(guān)口呼吸道傳染病發(fā)熱篩查在突發(fā)疫情暴發(fā)初期有必要啟動，對于阻斷疫情通過交通關(guān)口的傳播有一定作用，但應(yīng)盡量減少影響范圍和程度，在中后期其它措施全面施行后，交通系統(tǒng)發(fā)熱篩查的防控作用極為有限，應(yīng)及時終止。

表2 國內(nèi)SARS流行期間北京鐵路車站與國內(nèi)機場旅客發(fā)熱篩查效果比較

2.1.2 國境車站旅客發(fā)熱篩查

2009年甲型H1N1流感全球大流行，我國衛(wèi)生部4月30日宣布將其納入乙類傳染病，依照甲類傳染病采取預(yù)防、控制管理措施。5月4日國家質(zhì)檢總局、公安部、鐵道部、衛(wèi)生部、海關(guān)總署聯(lián)合發(fā)出《關(guān)于加強進出境旅客列車防控甲型H1N1流感工作的通知》。鐵道部于2009年5月－2010年4月，對九龍至北京(上海)直通旅客列車入境旅客采取了發(fā)熱篩查措施。統(tǒng)計結(jié)果表明，截至2010年4月30日，累計入境旅客1 608 102人，發(fā)現(xiàn)發(fā)熱旅客99人，確診甲型H1N1流感病例1人。檢出發(fā)熱旅客主要集中在2009年5、6、7 3個月，達86人占全部檢出發(fā)熱人數(shù)的86.9%。按月呈遞減狀態(tài)與措施實際認(rèn)真執(zhí)行程度有關(guān)，5月份國家實行外堵策略，發(fā)文要求鐵路邊境口岸針對甲流實行檢疫措施，鐵道部5月初和5月中，先后兩次發(fā)文布置，因而5月份對入境旅客列車實行了最嚴(yán)格的旅客發(fā)熱篩查措施，1例確診病例也是5月份檢出的，其后再未檢出確診病例。而中國確診的首例輸入性病例則是5月11日，應(yīng)當(dāng)說前期實行的入境旅客列車防控措施對于控制和延緩疫情輸入時間起到了一定的作用。8月份受國家防控策略降級調(diào)整影響，旅客發(fā)熱檢出人數(shù)明顯下降。通過與未發(fā)生大疫情的2008年1－12月深圳3個陸路口岸常規(guī)入境旅客發(fā)熱檢出資料比較，可進一步驗證上述結(jié)論。見表3和圖3。

表3 鐵路口岸入境旅客發(fā)熱檢出比例

2009年5－7月，中國邊境口岸按衛(wèi)生部將甲型H1N1流感納入甲類傳染病和檢疫傳染病進行管理的布署，對入境旅客施行嚴(yán)格的甲型H1N1流感檢疫排查制度。因此，將2009年5－7月九龍入境鐵路旅客體溫檢測排查，與同期深圳皇崗和深圳灣兩口岸入境旅客體溫檢測、醫(yī)學(xué)巡查、健康申報等方法排查的甲型H1N1流感檢出結(jié)果進行對比統(tǒng)計分析，以觀察排查措施效率［3，4］。表4顯示，鐵路口岸入境旅客與深圳口岸入境人員可疑病例檢出率相當(dāng)，但確診病例檢出率深圳口岸較鐵路口岸高2.3～3.6倍。進一步以深圳皇崗口岸數(shù)據(jù)深入分析發(fā)現(xiàn)，皇崗口岸35例確診病例中，出現(xiàn)發(fā)熱癥狀者21人，占確診病例總數(shù)的60%，其余40%則是通過醫(yī)學(xué)巡查和健康申報發(fā)現(xiàn)的扁桃體腫大、咳嗽、流涕、咽痛等呼吸道癥狀進而醫(yī)學(xué)檢驗確診。因而，僅檢測發(fā)熱單一癥狀其病例漏診的比例還是相當(dāng)大的。

表4 2009年5－7月鐵路口岸入境旅客與深圳口岸入境人員檢出甲流病例比較

2.2 列車旅客自報發(fā)熱處置

2009年5月鐵道部發(fā)布《關(guān)于進一步加強鐵路甲型H1N1流感防控工作的通知》，在國內(nèi)列車上實施旅客自報發(fā)熱應(yīng)急處置措施，至2010年4月歷時347天，共處置1 530例自報發(fā)熱人員，確診甲型H1N1流感病例9例，圖4顯示實施效果受國家疫情調(diào)控策略高度影響。5月18日－6月7日全路應(yīng)急措施開始實施的前3周，鐵路站車宣傳和處置力度處于強勢狀態(tài)，列車旅客自報發(fā)熱人數(shù)較高，達101～75人/周，但總體呈下降態(tài)勢。6月初國內(nèi)發(fā)生本土傳播病例，尤其每周發(fā)病達3位數(shù)后，國內(nèi)疫情緊張氣氛上升，甲流按甲類傳染病管理的各種防控宣教處置力度加強，旅客防病意識得到強化，6月份的4周列車自報發(fā)熱人數(shù)迅速上升，從75人/周～175人/周，達到高峰。7月中旬，衛(wèi)生部將甲型H1N1流感降為乙類傳染病管理后，隨著大規(guī)模嚴(yán)格防控措施逐步減弱，公眾對甲流的緊張度和防病意識相應(yīng)淡漠，列車自報發(fā)熱人數(shù)整個8月份呈明顯逐周下降趨勢，從94人/周～18人/周。9月份國內(nèi)出現(xiàn)第二波疫情暴發(fā)，發(fā)病人數(shù)迅即突破4位數(shù)，社會對防控措施又有所強調(diào)，列車旅客自報發(fā)熱人數(shù)雖有小波段上升，最高達37人/周，但總體仍處于較低狀態(tài)，且10月份之后漸次下降持續(xù)走低。當(dāng)11月份國內(nèi)發(fā)病疫情突破5位數(shù)/周，達到高峰期時，列車自報發(fā)熱人數(shù)也未出現(xiàn)大幅度上升，12月份后隨著國內(nèi)疫情的持續(xù)下降，直至春運，列車自報發(fā)熱人數(shù)只有零星報告。從圖4上可以看出曲線描出的4個關(guān)鍵節(jié)點，(1)6月14日上升點，(2)6月28日高峰點，(3)7月13日下降點，(4)8月30日低位點，與國家防控策略的影響作用高度吻合。

圖4 國內(nèi)甲型H1N1流感發(fā)病與鐵路旅客自報發(fā)熱趨勢

2.3 站車乘務(wù)員自身防控

2009年甲型H1N1流感流行期間，鐵路乘務(wù)人員甲型H1N1流感發(fā)病率為18.02/10萬，與國內(nèi)總體發(fā)病率9.69/10萬相比，有極顯著性差異(u=4.712，P＜0.01)，表明鐵路工作人員為感染甲型H1N1流感高危人群。因而，鐵路列車乘務(wù)員自身防控是鐵路交通甲流防控的重點之一，主要采取了乘務(wù)員出乘體溫檢測，配置防護消毒備品，乘務(wù)員醫(yī)學(xué)觀察，甲型H1N1流感疫苗接種等。鐵路工作人員累計接種疫苗238 960人，醫(yī)學(xué)觀察1 296人，治愈甲型H1N1流感確診病例56人，車廂消毒34 698輛次。從甲流在國內(nèi)發(fā)生大流行以來，盡管鐵路工作人員作為高危人群其發(fā)病率顯著高于國內(nèi)總體發(fā)病率，但均為散發(fā)病例，多數(shù)情況下全路每日發(fā)生1例，未發(fā)生單位聚集性流行和暴發(fā)流行，表明這些措施對于預(yù)防鐵路工作人員受到甲型H1N1流感嚴(yán)重感染傳播起到了重要保護作用。

甲型H1N1流感疫苗接種是衛(wèi)生部推薦采取的重要防控策略，國內(nèi)累計接種超過9 720萬人，接種覆蓋率約7.5%。甲流疫苗接種作為保護鐵路易感員工的重要措施，得到鐵路各級領(lǐng)導(dǎo)重視支持，各鐵路局制訂了詳細規(guī)劃，接種工作于2009年10月中旬開始，鐵路站車工作人員累計疫苗接種覆蓋率達76.48%，遠高于國內(nèi)疫苗總體接種覆蓋率。但由于大面積接種實現(xiàn)日期較晚，加之接種后需2周才能產(chǎn)生有效抗體，因而對抑制鐵路工作人員發(fā)病高峰未起到強力作用，如圖5和表5。

圖5 鐵路站車工作人員甲型H1N1流感疫苗接種對抗發(fā)病作用

表5 鐵路站車工作人員發(fā)病率與國內(nèi)總體發(fā)病比較

圖5所示，兩條按月發(fā)病率曲線可以看出，國內(nèi)總體發(fā)病高峰出現(xiàn)在11月份，高峰期持續(xù)1個月，12月份即呈明顯下降態(tài)勢，而鐵路工作人員在10月份就基本達到發(fā)病高峰，出現(xiàn)時間早1個月，且持續(xù)時間長達3個月，于2010年1月份才呈明顯下降。鐵路工作人員免疫覆蓋率曲線顯示，2009年12月中疫苗累計接種覆蓋率達到55%，可能對1月份以后的發(fā)病起到了抑制作用。但由于國內(nèi)總體發(fā)病率1月份亦較上一月份陡然下降了4.85倍，其下降幅度比鐵路的4.67倍還高，因而尚難以確認(rèn)免疫接種對鐵路工作人員疫情控制所達到的程度。表5也顯示，2010年1月和2月，鐵路工作人員發(fā)病率仍高于國內(nèi)總體發(fā)病率2倍以上。

3 結(jié)論

(1)空氣飛沫途徑傳播的突發(fā)傳染病，旅客受染狀況與病人在車廂內(nèi)滯留時間呈指數(shù)性相關(guān)，乘車小于3小時旅客受感染概率很小，乘車10小時受感染概率增長15倍。因而盡早控制傳染源、切斷傳播途徑是控制傳播的有效手段，在列車相對封閉的旅行環(huán)境中尤以控制傳染源最為重要。采取車內(nèi)空氣通風(fēng)、過濾、消毒等項措施，對于切斷減少車內(nèi)傳播也能起到顯著作用。

(2)國內(nèi)發(fā)生突發(fā)傳染病大流行時，鐵路交通關(guān)口發(fā)熱篩查在突發(fā)疫情暴發(fā)初期有必要啟動，對于阻斷疫情通過鐵路交通關(guān)口的傳播有一定作用。但由于成本較高應(yīng)盡量減少影響范圍和程度，在中后期其它措施全面施行后，鐵路交通系統(tǒng)發(fā)熱篩查的防控作用相對有限，應(yīng)及時終止。

(3)在國家防控突發(fā)傳染病總體框架內(nèi)，鐵路交通處于聯(lián)防聯(lián)控的部門配合地位，主要目標(biāo)是控制甲類管理傳染病的輸入和擴散，盡可能推遲疫情蔓延時間，鐵路防控措施的效果受到國家防控策略的高度影響。因而，鐵路防控措施的寬嚴(yán)應(yīng)緊跟國家應(yīng)對策略的節(jié)奏，嚴(yán)控時效以早期2個月為宜，最多不要超過3個月，一旦國家降低管理級別，應(yīng)及時終止嚴(yán)控措施恢復(fù)常態(tài)管理。

(4)鐵路站車工作人員為呼吸道傳染病的高危人群，疫情流行期間，實施乘務(wù)體檢、個人防護消毒、密切接觸者醫(yī)學(xué)觀察能起到重要保護作用。免疫接種應(yīng)盡早實施，把握在疫情高峰來臨前2周達到50%以上接種覆蓋率，可起到強力的預(yù)防保護效果。

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