謝沅博,劉 軍,陳傳彬,馬振明,席金芳,王昌進

中車資陽機車有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心,四川 資陽 641301

0 引言

VOC代指揮發(fā)性有機化合物,又用TVOC表示若干個VOC的總量,即室內(nèi)揮發(fā)性有機化合物總量。不同國家和地區(qū)對VOC的定義也不同,其中普遍認可的2種定義如下:世界衛(wèi)生組織(WHO)對總揮發(fā)性有機物(TVOC)的定義為沸點范圍在50～260 ℃,在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物的總稱[1];美國環(huán)保署(EPA)定義為除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金屬碳酸鹽和碳酸銨外任何參與大氣光化學反應(yīng)的碳化合物。當車內(nèi)或室內(nèi)的VOC達到一定濃度后,短時間人會產(chǎn)生頭痛、頭暈、咳嗽或嘔吐現(xiàn)象,長期處在該環(huán)境下將會損害肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)以及誘發(fā)細胞、器官癌變等生命危險。自2018年以來某動車組連續(xù)發(fā)生多起車內(nèi)異味嚴重被投訴事件[2],中國鐵路總公司表示,若異味長期難以消除,將要求中車集團召回某動車組并索賠,因此針對軌道機車車輛VOC的管控迫在眉睫。

1 軌道車輛VOC管控標準及管控現(xiàn)狀

1.1 軌道車輛 VOC管控標準

國內(nèi)最早在2003年開始注意汽車車輛內(nèi)VOC含量對車內(nèi)人員的影響,并于2008年發(fā)布了HJ/T 400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》,軌道交通車輛在VOC方面的管控標準只有TB/T 3139—2006《機車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量》,這個標準對車內(nèi)板材類材料、鋪地材料、膠粘劑、涂料、橡塑制品、紡織品、保溫材料、座椅臥鋪發(fā)泡材料等10類材料作出限值要求[3],同時根據(jù)GB/T 18883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》,也對整車空氣中甲醛和TVOC作出了明確的限值要求,而在2012年國家又發(fā)布GB/T 27630—2011《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》,這是首個國內(nèi)關(guān)于車內(nèi)空氣質(zhì)量的國家標準,但該標準并不具有強制性,和其他幾個標準相比,技術(shù)要求較低。各標準對比如表1所示。

表1 管控標準對比

1.2 軌道車輛 VOC管控現(xiàn)狀

在2019年,中車集團發(fā)布了軌道車輛客室和司機室揮發(fā)性有機化合物、內(nèi)裝非金屬材料、設(shè)備部件等管控技術(shù)要求[4],與此同時,中車各大主機廠也制定了適合于本廠的管控技術(shù)規(guī)范,但均未給出整車室內(nèi)單項VOC管控限值以及TVOC限值,各主機廠管控標準的主要區(qū)別如表2所示。

表2 各大主機廠管控物質(zhì)對比

通過調(diào)查統(tǒng)計和對比發(fā)現(xiàn),目前大部分新下線內(nèi)燃機車、電力機車、城軌等車輛的整車空氣質(zhì)量基本都不滿足TB/T 3139—2006中TVOC小于0.6 mg/m3的限值要求,主要原因如下。

該標準僅對甲醛這項作了限值要求,而構(gòu)成TVOC的有害揮發(fā)物還有苯、甲苯、乙醛、二甲苯等。該標準所規(guī)定檢測油漆涂料、膠粘劑等物質(zhì)的VOC,僅檢測了其含有量,而實際這些油漆涂料、膠粘劑在涂抹干燥后會持續(xù)釋放VOC,這部分釋放量與前期檢測的含有量并無關(guān)聯(lián)性。此外,目前在車輛設(shè)計、原材料選取、生產(chǎn)制造等環(huán)節(jié)中并未將環(huán)保作為一項重要指標去考量,同時滿足環(huán)保性能、機械性能、可靠性、耐疲勞性能的材料有限,并且企業(yè)自身也會考慮生產(chǎn)成本等因素[1]。

中車各大主機廠所制定的材料、零部件標準限值也已遠遠超過TB/T 3139—2006中的限值要求,相關(guān)行業(yè)專家認為應(yīng)以GB/T 27630—2011作為參考,制定適合于企業(yè)自身的標準。

2 軌道車輛VOC管控措施及建議

汽車行業(yè)在VOC管控方面較為成熟。據(jù)統(tǒng)計,國內(nèi)72%的大型汽車制造商形成了一套完善的管控體系以及對供應(yīng)商的VOC管控體系[5],在調(diào)研了解后發(fā)現(xiàn),其中某些管控方式和措施是可以借鑒到軌道交通VOC管控上來的,尤其是過程管控體系的建立和技術(shù)路線的方向。

2.1 建立過程管控體系

機車車內(nèi)空氣質(zhì)量管控工作始終貫穿整車開發(fā)和車輛量產(chǎn)過程,是一個持續(xù)控制與不斷改進的過程,所以建立完善合理的標準和管控體系至關(guān)重要。從材料源頭、零部件生產(chǎn)、整車總裝工序等環(huán)節(jié)進行把控,整個管控流程將涉及研發(fā)、質(zhì)量、工藝、生產(chǎn)、售后等環(huán)節(jié)。因此,相關(guān)職能部門為解決因牽扯部門較多而導致協(xié)調(diào)管理困難的問題,需要制定《車內(nèi)空氣質(zhì)量管理辦法》體系文件,以此規(guī)范機車從研發(fā)到量產(chǎn)再到用戶使用這整個流程鏈的空氣質(zhì)量管理控制,明確研發(fā)、質(zhì)量、生產(chǎn)、銷售等部門的責任分工,從而建立整個流程鏈的管控體系,如圖1所示。

圖1 全流程鏈過程管控

2.2 確定技術(shù)路線

依據(jù)汽車企業(yè)的正向設(shè)計理論,軌道車輛VOC管控需要遵循“源頭管控、主動釋放、持續(xù)跟進、常態(tài)平衡”的總體原則[4],制定由整車級分解到零部件級,再由零部件級分解到材料級的控制技術(shù)路線,即主機廠通過總量分解來制定責任目標,主機廠與零部件企業(yè)、零部件企業(yè)與材料供應(yīng)商之間則通過產(chǎn)品VOC性能技術(shù)要求進行責任傳遞,管控技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 管控技術(shù)路線

從主機廠具體的管控切入點來說,可將其分為材料源頭管控和總裝工序管控[6]。材料源頭管控主要由研發(fā)部門牽頭組織進行,主要包括制定VOC標準、加強高危材料的研究和處理,管控流程如圖3所示。

圖3 管控流程

2.2.1 材料源頭管控

1)制定VOC標準,明確材料取樣方式、測試方法、溫濕度等參數(shù),對材料進行VOC測試,并根據(jù)測試結(jié)果建立合理的VOC限值,從而制定相應(yīng)的企業(yè)標準。此外,對材料進行入廠監(jiān)督檢驗和物料抽檢,保證物料均符合標準要求。

2)高危材料的研究和處理,對車內(nèi)使用量大且VOC濃度較高的材料,結(jié)合材料特點,從原材料選型、生產(chǎn)工藝、VOC衰減規(guī)律和化學凈化等方面進行改善,同時對重點材料進行強化處理,在一定溫度條件下加速材料內(nèi)部VOC的釋放。

2.2.2 總裝工序管控

由于機車內(nèi)裝材料在較短時間內(nèi)全部安裝到車體內(nèi)部,在相對封閉的空間內(nèi)不利于VOC充分釋放,因而結(jié)合材料的VOC檢測結(jié)果和總裝工序的過程,分物料入廠、組裝和調(diào)試這3個階段進行空氣質(zhì)量管控,以保證VOC充分釋放。

1)物料入廠存放階段。該階段是車下加速VOC釋放的最后階段,因此物料到廠后采用拆除外包裝防護膜和膠合板墊片隔開碼放等方式存放。

2)組裝階段。根據(jù)材料VOC測試結(jié)果,將組裝階段會產(chǎn)生較大含量的VOC工序進行加速釋放處理,各工序的管控措施如表3所示。

3)調(diào)試階段。該階段主要采取加熱通風措施。先采用專用設(shè)備加熱,車內(nèi)溫度在45～60 ℃,處理時間不小于24 h(每加熱6 h通風1次,通風時間2 h),再采用空調(diào)加熱,車內(nèi)溫度在35～40 ℃時加熱2～4 h,通風時間2 h,循環(huán)3～5次。

3 結(jié)束語

現(xiàn)階段,TB/T 3139—2006中TVOC小于0.6 mg/m3的限值不符合實際,相關(guān)企業(yè)標準的制定應(yīng)以GB/T 27630—2011作為參考。機車車內(nèi)空氣質(zhì)量管控工作是一個持續(xù)控制與不斷改進的過程,需要研發(fā)、質(zhì)量、工藝等部門協(xié)作管控,為此企業(yè)制定相關(guān)的體系文件是很有必要的。要依據(jù)“源頭管控、主動釋放、持續(xù)跟進、常態(tài)平衡”的總體管控原則,研發(fā)部門應(yīng)制定由整車級分解到零部件級,再由零部件級分解到材料級的管控技術(shù)路線,通過責任目標進行責任傳遞;同時還應(yīng)對高危材料、外購零部件進行管控研究,達到從源頭管治的目的。