上海地铁车厢热舒适调查研究与分析

李伟格 邹钺 徐嘉 赵彦玲 裔昭珺

东华大学环境科学与工程学院

0 引言

随着各大城市地铁网络的日渐成熟与完善，地铁已经成为人们日常出行的重要交通工具，随着地铁覆盖面的进一步扩大，人们在地铁车厢上的停留时间也越来越长，车厢内环境的热舒适逐渐引起乘客们的关注。虽然现在车厢内都安装有空调，但是车厢内的热舒适性却不尽人意。

课题组针对乘客普遍反映的车厢热环境不舒适的情况，对上海地铁进行现场测试和问卷调查研究，旨在通过主观与客观层面的互补分析，对地铁车厢内热环境的舒适性存在的问题做一个系统的研究，并对车厢热舒适性的改进提出一些可行的建议。

1 研究方法

1.1 实验对象

九号线地铁80%为地下运行区域，20%为地面及高架地面道路，为上海典型的路线模式。本实验选取上海地铁九号线车厢作为测量地点，在九号线运行时进行实测，测量时间为冬季及过渡季节。

1.2 实验方法及步骤

本实验分别在冬季、过渡季节和夏季对上海地铁九号线车厢进行现场实测和问卷调查研究，测量数据包括空气温度、平均辐射温度、相对湿度和风速等参数，并结合swema-multipoint软件进行记录。表1为测量仪器仪表介绍，表2为问卷调查内容。

表1 测量仪器仪表

表2 问卷调查内容

1.3 实验数据处理方法

课题小组成员在地铁车厢内共完成问卷521份，其中冬季完成300份，过渡季节完成107份，初夏完成114份，问卷结果显示57%的乘客在地铁上停留时间为10～30 min，27%停留30～50 min，14%停留50 min以上，乘客在列车内平均停留时间在半小时以上，为了对车厢内热环境的舒适性做一个更加客观、准确的分析，本实验将适用于稳态热环境下的PMV-PPD评价指标与适用于动态环境下的RWI和HDR指标进行比对分析，此外，针对乘客普遍反映的冬夏季的车厢温度偏离舒适范围的现象，本文将单独对车厢内的热中性温度进行计算，并于车厢实测平均温度进行对比。

2 测试、调查结果及分析

2.1 PMV-PPD与RWI的对比分析结果

图1为过渡季节车厢内PMV-PPD分布。过渡季节测试时室外气候参数显示为空气温度最高温26℃，最低温17℃，车厢内没有开空调，虽然九号线地铁会在地上与地下进行转换，但是PMV和PPD的变化趋势没有明显的显现出随列车环境变化的迹象，车厢内环境温度最高达23.75℃，最低20.17℃，温差近4℃，PMV-PPD指标显示乘客在车厢内普遍处于稍暖的热感觉，且PPD高达40%。图2为过渡季节车厢内RWI分布。从RWI分布来看，热感觉位于稍冷与中性之间较多，部分处于稍暖区域。从图1和图2可以看出，过渡季PMV-PPD模型与RWI模型有较大的差异，课题组问卷结果显示，41%的乘客认为车厢内适中，25%的乘客认为车厢内稍暖，20%的乘客认为车厢内稍冷，剩下24%乘客觉得车厢内环境很不舒服，问卷结果与两种指标都略有不同，PMV-PPD更符合趋势，分析原因可能是不同乘客对热环境的感知能力不同，对较暖环境的适应性比较强，而且过渡季节乘客搭配服装热阻有较大差异，建议列车空调延长工作时间。

图1 过渡季节车厢内PMV-PPD分布

图2 过渡季节车厢内RWI分布

实验期间，已为初夏，室外温度高达32℃，车厢内空调已经开始工作。从图3和图4可以看出，PMV-PPD和RWI分布存在明显的峰值，与列车行车记录相比发现此时，列车在为地上地下段切换之际，车厢人员密度适中，车厢内乘客不满意率较低；进入地上后，人员密度较大，车厢内有轻微吹风感，乘客的不满意率明显上升，由于测试时段内室外空气温度较高，分析列车在室外运行阶段，车厢内热舒适受室外环境影响较大，之后列车又进入地下，车厢内拥挤，且有明显吹风感，但在这段期间，PPD有较大的回落，分析原因可能是拥挤的车环境下，较高的风速能够缓解乘客的不舒适感，根据RWI数值与ASHRAE热感觉标度对比发现此阶段RWI对应车站期间的所显示的热感觉比PMV-PPD显示所显示的热感觉低，乘客问卷结果显示30.5%的乘客认为车险内热环境舒适，33.39%的乘客表示车厢内稍冷，25.5%的乘客认为稍暖，剩下乘客认为车厢热环境较不舒适，问卷结果与RWI所显示的热感觉趋势较接近，而PMV-PPD所显示的热感觉则偏高，但是与前过渡季节未开空调车厢相比，开了空调的车厢乘客热舒适不满意率更低。

图3 初夏车厢内PMV-PPD分布

图4 初夏车厢内RWI分布

冬季对九号线进行测试，室外温度徘徊在5℃左右，但车厢内环境基本不受室外环境影响，变化趋势平缓，没有出现明显高峰，在每一趟列车的起始阶段，PMV与PPD先处于快速上升阶段（图5），后PMV基本稳定在稍暖，PPD在20%附近浮动，乘客对车厢环境基本处于满意状态，相对于过渡季节的满意率稍低，分析可能原因是冬季车厢内温度较高，但是风速又很小，车厢内空气近于停滞，乘客在车厢内久待，会产生闷热的感觉，对比车厢内的HDR（图6）可以看出，HDR数值基本在 40～-20 W/m2之间波动，当HDR≤100 W/m2时，人体处于冷不适，而 HDR≥100 W/m2时，处于热不适，实验所测车厢热环境基本处于热中性状态到稍冷，问卷结果显示仅8.4%乘客认为车厢内环境稍冷到冷，41.2%的乘客认为车厢内稍暖至暖，剩下50.4%的乘客认为热环境适中，结果与PMV-PPD指标更接近。

图5 冬季车厢捏PMV-PPD分布情况

图6 冬季车厢内HDR分布情况

2.2 热中性温度

问卷调查过程中，较多乘客反映车厢内温度在冬夏两季较不满意，希望地铁交通管理方面能对此作出调整，为此课题组用温度频率法将操作温度to以0.5℃进行间隔，以每个温度区间为自变量，每个温度区间内乘客所做的热感觉投票平均值MTS为因变量，进行线性回归，计算不同季节下车厢内的热中性温度。

对初夏进行综合分析可以得到MTS=0.6277-15.5to，令MTS=0，可以得到初夏车厢热中性温度为24.69℃，实测车厢内平均温度分别为23.61℃；实际温度比比热中性温度低1℃左右，课题组讨论认为当室外温度再生升高时，这个温差会进一步拉大。

对过渡季节进行综合分析可得MTS=0.9379-21.05to，令MTS=0，可以得到过渡季节车厢热中性温度为22.44℃，实测车厢内平均温度为22.55℃，与车厢内热中性温度基本相同。

对冬季九号线车厢进行MTS平均热感觉进行分析，线性回归后可以得到MTS=0.156to-2.8581，令MTS=0可以得到车厢内的热中性温度为18.20℃，而车厢内实测平均温度为23.24℃，比热中性温度高近5℃，过高的车厢温度没有给乘客带来更好的热舒适性，反而造成了严重的能源浪费。

3 结论

地铁的快速、遍布范围广以及票价亲民等各种优点已经成为了人们出门的不二之选，然而地铁车厢作为一个密闭性的环境，人流密度波动幅度大，如果不能合理的调整地铁车厢内热环境参数，将无法给乘客带来舒适的乘车感受，甚至造成极大的能源浪费。

基于上述考虑，本课题组在地铁车厢内进行问卷调查及实测，对冬季及过渡季节九号线车厢的热环境与热舒适进行研究，主要结论如下：

1）过渡季节，地铁车厢内热舒适性较差，PPD值最高可达50%，感觉到稍暖的比例较大，建议地铁空调延长开放时间，提高车厢热舒适性。

2）风速对乘客热感觉有调节作用，冬季时，车厢内温度较高时，车厢风速低，乘客的不满意率较高。

3）冬季实测温度远高于计算得出的热中性温度，建议地铁空调系统在后续调节中可以降低空调温度；夏季车厢内温度低于热中性温度，建议提高车厢空调送风温度，提高热舒适性，并且节约能源。

4）PMV-PPD指标虽然从原理上适用于稳态环境而RWI与HDR指标则适合于动态环境，但是从前面分析可以看出，对于冬季和过渡季节的热舒适评价，PMV-PPD指标比RWI与HDR指标更加接近实际问卷情况，更有可信性；而在夏季时，适用PMV-PPD指标则与实际情况偏差较大，相反，RWI指标与问卷结果较吻合，针对上述情况，课题组猜测在夏季时可将PMV指标整体下移0.5后进行车厢热舒适评价。

4 未来展望

课题组对于本实验在夏季只测试了初夏时候的数据感到非常遗憾，课题组成员曾多次过安检被保安质疑所携带仪器是否为危险物品。课题组希望将来能有机会对夏季PMV修正的猜想做一个验证，除此之外课题组在对地铁车厢内进行问卷调查中发现，乘客对车厢内的空气品质关注度较高，而且在问卷调查中发现部分乘客在乘车过程存在困倦、头晕、胸闷等感觉，地铁车厢作为一个封闭性的环境，导致乘客出现这些病态建筑综合症（SBS）的直接因素就是车厢内的空气品质，课题组希望将来能有机会对车厢内空气品质做一个细致的研究，完善地铁车厢内热舒适研究。