重慶跨坐式單軌列車室內(nèi)環(huán)境分析

尉遲志鵬

(蘇州大學城市軌道交通學院，江蘇蘇州 215137)

0 引言

跨坐式單軌交通屬于輕軌鐵路的一種，列車的走行裝置騎跨在單根混凝土或鋼制軌道梁上，軌道梁既是軌道又是承重梁，梁頂行駛電力機車走行輪，梁側(cè)有機車導(dǎo)向輪、穩(wěn)定輪相夾以維持機車穩(wěn)定性，車輪采用橡膠輪。跨坐式單軌交通具有噪聲低、爬坡能力強、轉(zhuǎn)彎半徑小、快速便捷、占地少、造價低、利于環(huán)境保護等優(yōu)點，是現(xiàn)代化城市快速軌道立體交通的一種新形式。

重慶市建設(shè)了中國第一條跨坐式單軌交通系統(tǒng)，軌道交通在給市民的出行帶來方便的同時，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞也影響著人們出行的健康，良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量不但保證了車廂室內(nèi)的衛(wèi)生與舒適，還能夠給乘客帶來愉悅的心情，而較差的室內(nèi)空氣質(zhì)量則會對長期搭乘軌道交通出行的旅客的身心健康造成損害。因此筆者對重慶市跨坐式單軌列車的室內(nèi)環(huán)境進行了分析，并提出了改善空調(diào)列車室內(nèi)空氣品質(zhì)的措施。

1 重慶市跨坐式單軌車輛乘客室內(nèi)環(huán)境

1)重慶跨坐式單軌車輛在運行環(huán)境上與地鐵車輛的差異。

a.車外溫度與濕度。

重慶市跨坐式單軌車輛在運行方式上屬于地面鐵道車輛，僅在少數(shù)站點間是在隧道內(nèi)運行，因此受外界天氣條件變化影響較大。而地鐵車輛主要在隧道內(nèi)運行，外界天氣條件變化相對來說較小。

b.車內(nèi)熱、濕負荷。

眾所周知，重慶是著名的火爐城市和霧都，夏季高溫悶熱，冬季陰冷潮濕，因此相對于其他城市的地鐵車輛，乘客對空調(diào)舒適性要求高一些，在乘客進入客艙的時候應(yīng)能夠迅速感覺到?jīng)鏊蛘邷嘏?/p>

2)影響車內(nèi)空氣品質(zhì)的因素。

由于城市軌道車輛特殊的運行環(huán)境和運行模式，特別是重慶屬于典型的夏熱冬冷地區(qū)，車廂又屬于相對密閉空間，因此車內(nèi)空氣中存在大量的低濃度污染物，比如乘客上下車會將灰塵及細菌等污物帶入到車廂內(nèi)，導(dǎo)致室內(nèi)空氣品質(zhì)下降。因此，比較常見的嚴重影響空氣品質(zhì)的因素如下:

a.二氧化碳。

由于城市輕軌車廂內(nèi)在短時間內(nèi)會聚集大量的旅客，尤其是上下班高峰期，人們在呼出二氧化碳的同時，身體其他部分也不斷排出污染物。二氧化碳發(fā)生量由人數(shù)及活動量決定，而現(xiàn)在大多數(shù)的空調(diào)客車都是將車廂內(nèi)的空氣循環(huán)再利用，進入車廂內(nèi)的新風量只占很小一部分，因此會導(dǎo)致車廂內(nèi)空氣質(zhì)量下降。

b.空氣微生物。

車廂內(nèi)的空氣微生物一部分主要來源于乘客自身攜帶進入，另一部分由于空調(diào)機組的長時間運行，使得空調(diào)機組蒸發(fā)器周圍及風道內(nèi)長期處于高濕度條件也容易繁殖大量的細菌并產(chǎn)生異味。

c.甲醛。

甲醛是一種無色有刺激性氣味的揮發(fā)性氣體，車廂內(nèi)各種裝飾板材，如膠合板、保溫材料、填充物，以及各種塑料裝飾板等均是甲醛等有害氣體的主要來源。

d.負氧離子。

空氣中負氧離子的濃度是空氣質(zhì)量好壞的標志之一。負氧離子濃度越高，空氣越好，負氧離子的濃度達到一定程度可起到保健、治療疾病、抑制空氣中細菌產(chǎn)生的功效。而空調(diào)列車內(nèi)空間較小，人群密度大且空氣經(jīng)循環(huán)處理重新進入車廂內(nèi)，使得車廂內(nèi)負離子濃度迅速降低，不利于改善車廂內(nèi)空氣品質(zhì)，旅客易產(chǎn)生胸悶，呼吸不暢等不良現(xiàn)象。

3)車廂室內(nèi)環(huán)境舒適性評價方法。

a.室內(nèi)空氣品質(zhì)評價。

室內(nèi)空氣品質(zhì)的評價目的是為室內(nèi)人員提供健康，舒適的環(huán)境，由于每個人對于室內(nèi)環(huán)境的耐受程度不一樣，因此對于室內(nèi)空氣品質(zhì)的評價不能簡單的定性為合格或者不合格，我們應(yīng)采用一套科學的客觀的評價體系，以期做出公正權(quán)威的評價結(jié)果，目前對于室內(nèi)空氣品質(zhì)的評價方法主要分為主觀評價和客觀評價。

主觀評價是通過對室內(nèi)乘員進行詢問得到的。污染物對人體的影響不僅體現(xiàn)在生理上，對于心理上和精神上造成影響更是無法用任何直接的方法測量，加之個體差異的存在，外界環(huán)境因素與個體間的感受存在某種不確定性，因此反映到調(diào)查報告上的結(jié)果也是多種多樣的，很難得到一個反映實際情況的有價值的結(jié)果。

客觀評價方法依據(jù)具體指標項將室內(nèi)空氣質(zhì)量分為清潔、未污染、輕度污染、中度污染以及重度污染五個等級，根據(jù)測得的數(shù)值與標準指標項進行對比，以判斷室內(nèi)空氣質(zhì)量?？陀^評價方法具有直觀性等特點，因此在評價室內(nèi)空氣質(zhì)量領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛。

b.車內(nèi)熱舒適性評價。

美國供暖制冷空調(diào)工程師學會的標準(ASHRAE Standard 55－1992)中給出了熱舒適性的明確定義:熱舒適是指對熱環(huán)境表示滿意的意識狀態(tài)［1］。因此，評價車廂內(nèi)熱舒適性，主要是研究人體對熱環(huán)境的主觀反應(yīng)。我們可以利用丹麥學者P.O.Fanger教授提出的熱舒適性PMV－PPD體系描述和評價熱環(huán)境。

4)運行中存在的問題。

a.人流量與站點的關(guān)系。

重慶市規(guī)劃的城市軌道交通線共有十條，目前投入使用的只有輕軌二號線，重慶軌道交通二號線東起渝中區(qū)商業(yè)中心較場口，西至大渡口區(qū)鋼鐵基地新山村全長39 km，共設(shè)18座車站，由于目前只有這一條線路投入使用，其他規(guī)劃線路處于在建中，因此還沒有形成交通網(wǎng)絡(luò)，所以除了早晚上下班高峰時段外，其他時間段客流量并不大。而在黃金周假期時乘坐軌道交通出行的旅客數(shù)量又會激增，據(jù)報道，2007年“五一黃金周”期間，重慶輕軌二號線客運量突破百萬人次，最高日客運量接近20萬人。

重慶的輕軌交通可以用“新奇”來形容，由于重慶地形的特殊，輕軌線路穿越在城市建筑之間或是依山沿江而行，乘坐重慶輕軌可以欣賞江景山色，又可以感受城市變化之快，在乘坐輕軌二號線出行的旅客當中外地游客也占了相當一部分，大部分外地游客都會把感受重慶輕軌作為游覽重慶的行程之一，因此中心商業(yè)區(qū)和周邊有賓館酒店分布的站點，客流量較其他站點的客流量都有明顯的增加。

b.運行環(huán)境。

跨坐式單軌車輛是在高架梁上運行的交通工具，因此還應(yīng)考慮太陽輻射對車室內(nèi)熱舒適性的影響。

根據(jù)重慶市太陽輻射資料分析，由于受云霧影響、空氣中污染物和塵埃粒子逐年增多，大大減少了太陽的直接輻射，加大了散射輻射，所以在車體材料和保溫隔熱材料的選擇上應(yīng)采用有較低傳熱系數(shù)的材料。鑒于重慶市跨坐式單軌列車特殊的運行路徑，為提高車室內(nèi)的熱舒適性，在進行車體結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)按動車組的車體傳熱系數(shù)標準進行優(yōu)化設(shè)計。此外，在車窗位置應(yīng)設(shè)置遮陽簾等附屬設(shè)施來有效減少太陽輻射對室內(nèi)溫度場的影響。

c.氣流組織對室內(nèi)舒適性的影響。

重慶市單軌車輛每臺車均配有兩臺頂置單元式空調(diào)機組，制冷量為19 000 kcal/h2，送風管道沿車廂內(nèi)頂部兩側(cè)縱向布置，回風口位于車廂內(nèi)頂部中間位置，也呈縱向布置。由于列車通風系統(tǒng)的送風，回風及排風作用必然會引起車內(nèi)氣體流動，直接影響車廂室內(nèi)溫度分布以及人體的熱舒適性感覺。

城市軌道交通車輛作為一種公共交通工具，搭載乘客的數(shù)量具有時間及空間上的差異，因此對于列車空調(diào)通風系統(tǒng)來說它的工作負荷是不斷變化的，雖然現(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng)多采用變風量送風方式來調(diào)節(jié)車廂內(nèi)氣流流動，但是由于城市軌道交通車輛工作環(huán)境的特殊性，空調(diào)系統(tǒng)很難將車廂內(nèi)的溫度及濕度穩(wěn)定在一個適當?shù)乃椒秶鷥?nèi)。

2 改善措施

1)制定公共交通車輛室內(nèi)空氣質(zhì)量標準。

我國的室內(nèi)空氣質(zhì)量標準多是針對住宅及辦公建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量，而空調(diào)列車室內(nèi)的空氣品質(zhì)與建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)存在較大的差異，因此應(yīng)提高對城市公共交通工具，特別是帶有空調(diào)通風系統(tǒng)且搭乘人員密度大的城軌車輛室內(nèi)空氣品質(zhì)的認識深度，選取車廂內(nèi)具有代表性的污染源作為評價標準，使得改善車廂內(nèi)空氣環(huán)境有據(jù)可依，并根據(jù)參考值改進客車空調(diào)通風系統(tǒng)，優(yōu)化室內(nèi)空氣品質(zhì)。

2)優(yōu)化空調(diào)客車通風系統(tǒng)設(shè)計。

對通風系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，為保證進入室內(nèi)新風量的品質(zhì)，應(yīng)采集高品質(zhì)的新風，并對進入室內(nèi)的新風進行過濾。在設(shè)計空調(diào)機組的送風系統(tǒng)時，新風吸入口應(yīng)布置在距離排風口較遠的位置，以免新鮮空氣被污染。此外在新風吸入口位置還應(yīng)加裝防風裝置，以防空氣流動對新風吸入的影響。室內(nèi)送風應(yīng)保證有較大的紊流系數(shù)，以便增強二次混合的能力，提高通風換氣的效率。

合理的布置室內(nèi)出排風口的位置也是十分重要的，因為它們對于室內(nèi)氣流的流線，溫度場分布和污染物濃度的分布都有較大的影響。合理的出排風口位置分布不但能給乘客帶來舒適的溫度場和速度場，還能及時的將室內(nèi)低品質(zhì)空氣排出室外，提高室內(nèi)的空氣質(zhì)量。

3)加強新風效應(yīng)。

對空氣品質(zhì)要求越高也就是對新風量的需求越大，但是提高新風量不但增加了空調(diào)機組的工作負荷，而且由于空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計上的原因，送入室內(nèi)的新風質(zhì)量已大大降低。所以對于新風量而言，我們更應(yīng)該注意新風的質(zhì)，盡量縮短新風從被吸入到在室內(nèi)排出的時間，以便減少新風在輸送過程中遭到的污染，從而達到改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的目的。

4)應(yīng)用負氧離子發(fā)生器提高空氣品質(zhì)。

負氧離子對人體的生命活動有重要影響，負氧離子達到一定濃度后可起到殺菌作用并抑制細菌的生長。

在空調(diào)機組送風口位置應(yīng)設(shè)置負氧離子發(fā)生器，利用負氧離子對灰塵、煙霧、有害氣體、異味等的強烈吸附作用來凈化空氣。在空調(diào)機組蒸發(fā)器處等高濕環(huán)境下也應(yīng)設(shè)置負氧離子發(fā)生器來抑制細菌的生長。如果條件允許，在車室內(nèi)設(shè)置負氧離子發(fā)生器能夠有效改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。

5)定期檢修和維護空調(diào)系統(tǒng)。

空調(diào)系統(tǒng)的日常維護也是十分重要的，應(yīng)對一些易產(chǎn)生污染物的部件進行定期的清污處理，控制好空調(diào)通風系統(tǒng)和圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)的濕度，減少細菌的滋生，這樣才能保證進入室內(nèi)的新風品質(zhì)。

6)采用環(huán)保材料。

在裝飾材料和附屬設(shè)施的選擇上應(yīng)采用低揮發(fā)性的有機環(huán)保材料，從源頭控制好車室內(nèi)的空氣品質(zhì)。

3 結(jié)語

在大力發(fā)展城市軌道交通的同時，我們還應(yīng)加強對人—車—環(huán)境的研究分析，并且通過制定相應(yīng)的空氣質(zhì)量評價標準以及優(yōu)化列車空調(diào)系統(tǒng)，來不斷改善空調(diào)列車的室內(nèi)空氣品質(zhì)，在滿足乘客對乘坐舒適性及便利性要求的同時，也給市民帶來安全健康的出行。

［1］ ASHRAE Standard 55－1992［S］.America Society of Heating.Refrigerating and Air－conditioning Engineers.Inc.Atlanta.GA3.329.

［2］ 陳煥新，楊培志，趙向紅.鐵路空調(diào)客車室內(nèi)空氣品質(zhì)的現(xiàn)狀與研究對策［J］.中國鐵路，2001(3):31－32.

［3］ 楊培志，陳煥新.熱舒適評價指標PMV－PPD在空調(diào)列車上的應(yīng)用［J］.制冷空調(diào)與電力機械，2002(2):23－24.

［4］ 張寶霞.鐵道車輛制冷與空氣調(diào)節(jié)［M］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［5］ 趙 恒.空調(diào)列車室內(nèi)微環(huán)境研究現(xiàn)狀綜述［J］.鐵道機車車輛，2005(1):75－76.

［6］ 鄒新軍.空調(diào)客車空氣品質(zhì)分析及改善措施［J］.山西建筑，2008，34(4):201－202.

［7］ 趙冬梅，錢興華，梁 龍.鐵路空調(diào)客車空氣品質(zhì)評定標準的探討［J］.鐵道機車車輛，2002(3):17－20.