動車組車內環境質量管控對策

張曉成，何曉龍，王 浩，孫 禹，張志毅，張 靜，李 麗

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

0 引言

隨著我國軌道交通行業的快速發展及人們對高質量生活品質的強烈追求，乘客對動車組客室空氣質量的關注越來越多。動車組為了保證高速平穩的運行速度及高質量的隔音效果，提升乘客舒適度，車內密封程度較高，車輛內部空氣強制對流較少，動車組客室在編組后成了一個相對密閉的空間，使得客室空氣中甲醛及TVOC（總揮發性有機物）難以根除。

目前針對車內甲醛及TVOC問題，在動車組生產過程中從零部件運輸存放、生產過程中加熱通風、除味劑施工等三個方面進行工藝管控，保證動車組空氣質量合格出廠。

1 零部件運輸存放

動車組在整車零部件上基本已使用了環保材料，且對零部件在供應商端進行了環保管控，但由于受部分零部件生產工藝、特殊功能、生產周期緊張等限制，仍有一部分甲醛及TVOC不能被根除，依舊散發到客室空氣中，而隨著動車組車內功能及美觀度的提高，內裝零部件的數量也逐步增加，多種零部件散發的物質在車內疊加，使得車內空氣質量降低，影響乘客乘坐舒適性。

通過對零部件運輸過程及物流存放的管控對零部件進行環保工藝措施管控，使零部件在運輸與存放過程中持續得到凈化，減少甲醛及TVOC上車的數量。

1.1 運輸過程中管控

根據內部零部件的尺寸、材質及受環境影響度，供應商編制運輸包裝方案需滿足如下要求：

（1）采用環保的包裝材料，并在包裝上打孔；

（2）禁止使用木質包裝，建議使用可循環利用的儲運一體化工裝：如玻璃鋼產品使用鐵制儲運一體化工裝，電纜產品使用的竹制可回收包裝等；

（3）短距離運輸的供應商，除因天氣原因外盡量不使用或少使用包裝；

（4）方案經過審查后下發進行管控，隨項目變更及指標壓縮進行逐步修改。

1.2 物流存放中管控

對經過入廠復驗合格的內裝零部件進行物流存放管控，規劃專用通風晾曬區域，如圖1所示。區域臨近物流倉庫門口，通風良好。區域內根據零部件種類進行分類放置。

圖1 零部件通風晾曬區域Fig.1 Ventilation and drying area of parts

此外，根據內裝零部件的復雜程度、材質性質及物流中心所處環境，對不同零部件采取了不同的通風晾曬措施：

（1）對內部較復雜的零部件采取打開櫥門或抽屜的方式，使其內部氣體充分揮發，必要時可根據部件狀態再在內部放置竹炭包；

（2）如地板布、地毯等部件，可在保證其不被污染的情況下使其充分展開通風或晾曬，既可以使其中的揮發性有機物揮發，又可以消除其內部應力，便于安裝；

（3）對于皮質表面的座椅等部件，可使用透氣性白布對表面進行覆蓋，防止灰塵或貓鼠損傷；

（4）對于其余內裝零部件，到貨后盡量拆除其外包裝，方便通風；

（5）可根據氣溫及周期使用軸流風機對部件進行輔助通風。

2 生產過程中加熱通風

加熱及通風是動車組車內環保管控中最簡單直接也是最經濟的處理手段之一[1]，甲醛、乙醛、丙烯醛及TVOC內各種有機物的沸點都不高，極易通過加熱處理使其快速揮發，再通過通風的方式使其從車內飄散。

但是甲醛等醛酮類物質的揮發性質比較特殊，以甲醛為例，在低濃度情況下，35℃的甲醛揮發速率會達到25℃時的兩倍左右，而在甲醛達到一定濃度的時候，會反過來抑制甲醛的揮發速度[2]。所以需要在一段時間的加熱后進行相應通風處理，方能更好地凈化甲醛。

相對而言，苯系物及其他有機化合物的揮發速率對溫度更為敏感[3]，當溫度升高時，TVOC的揮發速率隨之快速增加，當溫度高于40℃時，TVOC濃度變化速度加倍增加。所以高溫對TVOC的凈化有顯著的作用。

但由于施工環境復雜，在安裝過程中無法使用加熱的方式，且內裝部件安裝周期長，內裝材料互相掩蔽，集中式通風并不能起到很好的效果，所以采用工序中階段式通風的方式，沿工序施工，制定多個通風施工點，結合固定臺位的集中加熱通風，綜合性凈化車內環境。

2.1 內裝過程中通風

2.1.1 黏接施工通風

目前動車組車內大面積黏接過程大多使用接觸性膠黏劑，無論是水性的還是溶劑型的，殘余的橡膠類物質仍然會散發低沸點有機化合物，所以需要通過強制性通風將其帶離車內，減少車內殘留。

（1）防寒施工通風

作為整個車輛黏接面積最大的內裝部件，在防寒施工完成后，在車輛端部使用軸流風機對車內進行強制通風，由于部分防寒材為片層結構，強風直吹容易使防寒材破損，且接觸性膠黏劑在初固后的強度未到達最高，如進行直吹容易使防寒材脫落，需要將風機放置在端部，同時打開廠房大門，加強廠房內通風，使防寒材和膠黏劑中的揮發性有機物充分稀釋，減少車內的環保壓力及對施工人員的健康傷害。

（2）地板布施工通風

由于表面狀態和黏接強度的要求，地板布在施工前需要在施工臺位周圍進行展布，消除其內部應力，可使用軸流風機加強其周圍通風量，減少未上車地板布揮發性有機物的總量。同時在地板布鋪裝完畢后，在端部使用防爆軸流風機繼續進行強制性通風。

2.1.2 內裝施工通風

（1）施工過程通風

車內內裝部件大多為玻璃鋼、橡膠、海綿及布制品等，在生產和運輸過程中都經過了加熱和通風處理，其本身所含揮發性有機物的水平處于較低的狀態，當溫度較低時揮發速度較慢。所以根據這種情況，在溫度較高的夏季（7月— 9月），在內裝施工過程中，要求各內裝工序均需在施工過程中使用軸流風機進行通風。

（2）施工后通風

因內裝部件數量較大，為防止海綿類內裝部件在車內重新吸附揮發性有機物，在整車前裝和后裝完成后，分別進行一次集中式強制通風，兩臺軸流風機同向放置，減少揮發性有機物積累。

2.1.3 單車加熱通風

當單車內裝完畢后，將車牽至專有加熱通風臺位進行單車加熱通風施工，目前使用定置的VOC專用加熱處理設備，可將車內溫度加熱到45℃以上，加速揮發性有機物的揮發速度，再通過等離子凈化器及強通風共同作用凈化揮發出來的有機物。

根據車內實際空間，使用三臺VOC專用加熱處理設備進行凈化，具體擺放位置如圖2所示。

圖2 車內VOC加熱處理設備擺放示意圖Fig.2 Schematic diagram of VOC heating and treatment equipment in the car

設備沿車輛縱向方向兩面出風，對車內進行加熱、凈化施工，使車內形成數個循環結構，加速空氣流動，提高凈化效率，如圖3所示。

圖3 車內VOC加熱處理車內凈化剖面示意圖Fig.3 Schematic diagram of in-vehicle purification section for VOC heating treatment in the car

通過預設好的程序，進行三個循環的加熱+凈化循環程序，每個循環分為3 h的加熱程序、3 h蓄溫等離子凈化程序及2 h的通風程序，階段性將車內部件內部的揮發性有機物激發出來并凈化，同步使用自動監控設備監視運行狀態，保證車內人員安全。

經過多次試驗驗證，證明單車加熱通風可在3 h之內將車內的揮發性有機物含量提升至加熱前的幾十倍，并通過等離子凈化及通風將其快速降至極低的狀態（甲醛可降至0.03 mg/m3，TVOC可降至0.3 mg/m3，均遠遠低于標準[4]要求的限值）。

2.2 調試過程中通風

2.2.1 整列加熱通風

從單車完成加熱到整列編制完成調試出廠過程中，內裝部件仍會釋放殘余的揮發性有機物，需在車輛完成調試后進行整列加熱通風施工。

將整備調試完成好的車輛調至庫外通電臺位，高壓送電后開啟車載空調，將溫度調整至35℃，進行2 h加熱施工。加熱完成后，將空調調至通風模式，打開全部車門，輔助軸流風機經2 h的通風處理。以2 h加熱+2 h通風為一個循環，共進行五個循環的整列加熱通風施工，保證車輛出廠前可將內裝部件中絕大部分的揮發性有機物去除。

根據車內結構的復雜程度、車輛出廠季節的不同及其他特殊要求，加熱通風的時長及循環次數可進行一定的改變，具體要求如表1所示，如有特殊需求，可執行其他數量輪次，但不允許少于3個循環。

表1 整列加熱通風不同循環次數Tab.1 Whole train heating and ventilation with different cycle times

當加熱通風超過10輪次后，其凈化效果提升幅度達到臨界值，考慮節能要求，盡量不要使加熱通風輪次超過15輪。

2.2.2 二次通風

因車輛出廠前會有部分返修工作，車輛內會附加部分揮發性有機物，需在返修工作完成后利用車輛空調對車輛進行二次通風施工。

為保證車輛在通風過程中不受其他相鄰車輛影響，將車輛調至庫外通電臺位，車內空調開啟通風模式，保持車輛通風換氣，將包括車內駕駛室氣密門在內的所有柜門打開，并在駕駛室和觀光區各放置一臺軸流風機背對通風至少12 h以上。在通電條件下，打開車門，開啟空調通風。

同時注意霧霾或大風天氣時需關閉車門，僅進行空調通風循環。

3 除味劑施工

根據現車情況，主要采用物理吸附型除味劑對現車異味進行吸附。

物理吸附型除味劑主要依靠多孔的吸附性物質吸附空氣中的揮發性有機化合物，達到凈化空氣的作用?，F車常用的除味劑為竹炭包，《空氣凈化用竹炭》（GB /T 26900—2011），對固定碳含量做出了要求，并對甲醛、苯、TVOC 吸附率等技術指標進行了限定，按20℃恒溫吸附24 h增重計算吸附能力，具體吸附能力要求見表2。

表2 《空氣凈化用竹炭》（GB /T 26900—2011）對竹炭包指標要求Tab.2 Requirements of Bamboo Charcoal for Air Purification（GB /T 26900—2011） on bamboo charcoal package Index

從表中要求可看出，竹炭包對甲醛的吸附能力顯著，對苯系物及TVOC的吸附能力也有較高的要求。

車輛編組后使用竹炭包進行吸附處理，竹炭包一般置于行李架上方風道口位置，依靠風口使足夠多的空氣通過竹炭包，增加吸附能力?？諝庥尚欣罴苌戏匠鲲L道吹出，經過竹炭包進行凈化，清潔的空氣在車內部循環，進入客室下方的回風道，達到凈化車內空氣的目的，具體循環示意圖見圖4。

圖4 車內竹炭包凈化剖面示意圖Fig.4 Schematic diagram of purification section of bamboo charcoal package in vehicle

同時，為提高對甲醛的凈化能力，在車內同步增加緩釋型ClO2試劑，擺放在客室中部，同樣借助空調的回風進行凈化。

4 結語

動車組車內環保工藝手段還有光觸媒催化法[5-7]、負離子分解法[8-9]等，但經過試驗對比，其針對動車組車內空氣質量的凈化能力和批量使用的經濟性都略顯不足。

目前而言，在做好零部件產品環?？刂频那闆r下，通過零部件運輸存放、生產過程中加熱通風、除味劑施工等三個方面的工藝管控，可有效凈化車內空氣中的揮發性有機物，保證車輛安全舒適的運行環境。

隨著智能智造的不斷升級，未來動車組車內環保也會向智能化方向發展，通過大數據技術對車內環保情況進行監測，實時跟蹤車內空氣質量的變化情況，并及時作出分析及針對性處理，保證已產生的揮發性有機物不會被掩蔽，達到快速智能治理。