真空管道交通車輛將在封閉且抽成一定真空的低壓環(huán)境中運行，車輛客艙是氣密性殼體，為保證乘客生命安全、乘坐舒適和身體健康，客艙內(nèi)通過生命保障系統(tǒng)與相應(yīng)設(shè)備提供人體生存所需的氣壓、氧氣和溫濕度環(huán)境，同時排除二氧化碳和雜質(zhì)，提供清潔的空氣，保留合理比例的惰性氣體。合理的氣壓、適量的氧氣和適當(dāng)?shù)臏貪穸戎畢��?shù)選擇取決于人體相應(yīng)的生理機能指標(biāo)，真空管道交通客艙特征與運行環(huán)境，以及人體呼吸所產(chǎn)生的二氧化碳、水蒸氣量，是確定吸收劑數(shù)量、凈化器類型與凈化方法的基礎(chǔ)。基于航空航天醫(yī)學(xué)理論基礎(chǔ)與實踐經(jīng)驗，開展真空管道交通人體生理研究將是一項重要的醫(yī)學(xué)工程項目。

　　真空管道高速磁浮交通是一種正在研究開發(fā)中的新型交通模式，低能耗、低碳排放、低污染、相對安全、建設(shè)和運營成本較低，初期運行速度600~1000km/h，中期達到超音速，遠(yuǎn)期達到高超音速，使人類實現(xiàn)地面的太空旅行[1-3]。由于采用磁懸浮，消除了機械摩擦，所以速度能夠大于輪軌高鐵列車；又由于管道內(nèi)抽成一定真空，形成低氣壓環(huán)境，消除了空氣阻力，所以速度能夠大于飛機。真空管道車輛在低氣壓/ 真空環(huán)境中運行，用于承擔(dān)客運任務(wù)的客艙必須是密封艙，需要配置適當(dāng)?shù)纳�命保障系統(tǒng)，確保客艙內(nèi)部的氣壓、氧分壓、溫度、干濕度、空氣清潔度等參數(shù)指標(biāo)值適合乘客在旅行期間的人體生理需要；艙內(nèi)空氣中二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮、異味氣氛和氣體流速等不超標(biāo)，保證乘客身體健康和乘坐舒適。同時，氧氣、氮氣和其他惰性氣體配比要合理，不至于因氧分壓過高使乘客發(fā)生高氧癥或氧中毒，不形成火災(zāi)隱患。為降低車輛制造成本和運行成本，客艙內(nèi)部氣壓應(yīng)該不超過或略低于一個大氣壓，但要控制在保證乘客身體健康和乘坐舒適的范圍。

　　雖然航空、航天、深海潛水、潛艇、避難硐室等領(lǐng)域的生命保障系統(tǒng)研究與應(yīng)用相對成熟，但真空管道交通運行環(huán)境及車輛特征與上述領(lǐng)域不完全相同，在借鑒現(xiàn)有技術(shù)與研究成果之時，真空技術(shù)網(wǎng)(http://bjjyhsfdc.com/)認(rèn)為有必要對真空管道交通生命保障系統(tǒng)進行專門研究。

　　真空管道交通生命保障系統(tǒng)各項參數(shù)的選擇取決于人體醫(yī)學(xué)生理基礎(chǔ)及相應(yīng)數(shù)值指標(biāo)，本文對真空管道高速磁浮交通生命保障系統(tǒng)相關(guān)的主要參數(shù)，如艙內(nèi)氣體壓強、氧分壓、溫度、干濕度、空氣清潔度，二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮、異味氣氛和氣體流速控制，以及惰性氣體配比等， 結(jié)合人體醫(yī)學(xué)生理基礎(chǔ)和現(xiàn)有相關(guān)領(lǐng)域———航空航天生命保障系統(tǒng)的研究成果和實踐經(jīng)驗，進行研究與分析。

1、低氣壓對人體的影響與真空管道交通氣密客艙氣壓選擇

　　1.1、低氣壓對人體生理機能的影響

　　低氣壓對人體有四方面影響，即減壓癥、腸胃脹氣、體液沸騰和肺損傷。

　　(1)減壓癥

　　減壓癥是指由于環(huán)境壓力降低，使溶解在肌體中的氮氣過飽和游離出來，形成氣泡所導(dǎo)致的綜合癥狀。誘發(fā)減壓癥的外部環(huán)境因素有，環(huán)境壓力低于某個值，或者環(huán)境壓力降低過快。根據(jù)航空航天醫(yī)學(xué)實踐經(jīng)驗和研究分析，安全減壓的一般原則是：壓力降低不超過一半時不會發(fā)生減壓癥，即當(dāng)客艙壓力從101.3 kPa 下降到50.7 kPa 時，相當(dāng)于從海平面至5500 m 以下的高度時，尚不足以因氮氣過飽和形成氣泡而發(fā)生減壓癥，可認(rèn)為是安全的。但也有少數(shù)人由于個體曾經(jīng)受過傷，或關(guān)節(jié)有炎癥等使肌體局部血液循環(huán)功能變差，使得氮氣排出受阻而導(dǎo)致在低于5500 m 的高度上出現(xiàn)減壓癥。一般在6000~7000 m 高度上少數(shù)人會出現(xiàn)減壓癥，大多數(shù)人在8000 m 以上高度時才發(fā)生減壓癥。

　　另外，客艙內(nèi)環(huán)境壓力降低過快會使體內(nèi)氮氣來不及排出到體外，從而形成氣泡，只要減壓速度適當(dāng)，可避免此類減壓癥。

　　減壓癥癥狀主要有：①皮膚型，主要表現(xiàn)為皮膚瘙癢、冷熱感和蟻走感等，此癥狀為最輕的類型；②關(guān)節(jié)型，又稱屈肢痛，主要表現(xiàn)為手肘、肩膀、臀部、手腕、膝蓋、腳跟疼痛，此類型占全部癥狀的60~70%；③呼吸型，主要表現(xiàn)為胸骨下不適、壓迫感、干燥感、灼熱感，甚至咳嗽、刺痛等，此類型發(fā)生率較低；④中樞神經(jīng)型，主要表現(xiàn)為頭痛、神經(jīng)麻痹、視覺機能障礙、肌肉抽搐，甚至發(fā)生減壓性休克，此類型很少發(fā)生，但最為嚴(yán)重。

　　(2)腸胃脹氣

　　當(dāng)人體所處的外界環(huán)境壓力下降時，胃腸內(nèi)氣體體積隨之?dāng)U大，使胃腸壁受牽拉刺激，并波及鄰近部位，故產(chǎn)生反射性痙攣和胃痛、腹痛，以及影響呼吸微循環(huán)功能。

　　(3)體液沸騰

　　任何液體的蒸汽壓力與作用于其表面的外界環(huán)境壓力相等時，就會發(fā)生沸騰。在19000 m的高度，即當(dāng)氣壓為6.46 kPa 時，水沸騰的溫度為37.4 ℃，而人和恒溫動物的體溫均為37 ℃，因此，當(dāng)高度超過19000 m 或氣壓低于6.46 kPa時，人體會發(fā)生體液沸騰。

　　達到體液沸騰的低壓時，必然缺氧，即可引起循環(huán)停止，人體死亡。動物試驗表明，在19000m 的高度上，狗的有效意識時間為9~12 s，若停留時間少于1.5 min，下降到安全高度后機能可以恢復(fù)；若停留時間超過2~3 min，可造成死亡。與人比較， 可得知人的救援允許暴露時間為1.5~2.5 min，減壓前吸氧排氮可降低此類損傷。

　　(4)肺損傷

　　當(dāng)肺內(nèi)氣壓與環(huán)境壓力相差很大，肺內(nèi)支氣管、微氣管會受到損傷。肺損傷的基本條件是：①減壓時間過短，如一般快速減壓或爆炸減壓，時間在幾十毫秒至1 秒之間；②減壓幅度過大，如減壓前后的壓差越大，對肺的損傷越嚴(yán)重；③肺臟和呼吸道的機能狀態(tài)欠佳，如肺容積越大，呼吸道越窄，越容易發(fā)生肺損傷。

　　1.2、人體對氣壓的承受范圍以及真空管道交通客艙氣壓選擇

　　當(dāng)空氣壓力減小到很低時，人體內(nèi)某些封閉腔和半封閉腔，如耳朵、腸胃，會產(chǎn)生疼痛感覺。壓力的下降還會導(dǎo)致體液的沸點降低，氣壓低于6.46 kPa 時，人的一切體液(血液、組織等)都會發(fā)生氣化或產(chǎn)生氣泡，渾身出現(xiàn)浮腫。民用航空經(jīng)驗表明，理想的飛機客艙壓力制度是：從海平面到2400 m 這一高度段內(nèi)，艙內(nèi)不增壓。然后從2400 m 一直飛行到高度上限，始終保持2400 m 高度上的對應(yīng)壓力，即艙內(nèi)壓力控制在81.46~101.3 kPa 范圍內(nèi)。

　　結(jié)合上述分析，真空管道交通客艙內(nèi)氣壓應(yīng)采用高余壓制度，具體范圍選擇如下：

　　(1)理想氣壓范圍，101.3~70.1 kPa，相當(dāng)于海平面到3000 m 高空，若管道內(nèi)真空度10 kPa，則余壓為91.3~60.1 kPa。

　　(2)安全氣壓范圍，70.1~50.7 kPa，相當(dāng)于3000 m 到5500 m 高空，即艙內(nèi)氣壓不低于50.7kPa 時，可認(rèn)為對乘客是安全的。

　　(3)允許氣壓范圍，50.7~35.65 kPa，相當(dāng)于5500 m 到8000 m 高空，在客艙失壓或設(shè)備故障時，一定時間內(nèi)允許氣壓下降到35.65 kPa。

　　(4)危險氣壓范圍，35.65~6.46 kPa，相當(dāng)于8000 m 到19000 m 高空，這時必須對客艙內(nèi)加壓，并采取緊急救援措施。

　　(5)艙內(nèi)低壓閥值，6.46 kPa，相當(dāng)于19000 m高空氣壓，低于此氣壓，無防護的乘客在客艙內(nèi)則無生存可能。

2、人體缺氧反應(yīng)與真空管道交通客艙氧氣供給

　　2.1、人體與氧氣

　　當(dāng)人體不能吸入足夠的氧氣供細(xì)胞和組織使用時，就會發(fā)生缺氧反應(yīng)。生理研究表明，人處在海拔3000 m 以上空間環(huán)境，即氣壓低于70.1 kPa，大氣壓力降低引起氧分壓下降，導(dǎo)致吸入空氣中的氧含量減少，造成缺氧綜合征。

　　缺氧反應(yīng)與外界環(huán)境低氧的程度有關(guān)，一般可劃分為5 個缺氧反應(yīng)區(qū)域：

　　(1)無反應(yīng)區(qū)(相當(dāng)于海拔0~1500 m)，即101~84 kPa，這時人體無任何缺氧反應(yīng)，當(dāng)環(huán)境氣壓為84kPa 時，人體氣管氣氧分壓為16.4 kPa。

　　(2)工效保證區(qū)(相當(dāng)于海拔<3000 m)，即84~70.11 kPa，這時人的適應(yīng)能力明顯下降，但無缺氧癥狀，大腦思維與工作效率不受影響。

　　(3)工效允許區(qū)(相當(dāng)于海拔<4000 m)，即70.11~61.65 kPa， 這時生理反應(yīng)雖然無明顯改變，但呼吸循環(huán)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)增加，代償功能增強，部分人有輕度缺氧反應(yīng)，各種癥狀的發(fā)生率增加。

　　(4)缺氧耐限區(qū)(相當(dāng)于海拔<5000 m)，即61.65~54.04 kPa，這時人的各種癥狀加劇，工效明顯降低，缺氧反應(yīng)明顯，為人體難以耐受的生理界限值，少數(shù)人發(fā)生呼吸循環(huán)代償障礙，但不危及生命安全。

　　(5)缺氧極限區(qū)(相當(dāng)于海拔7000~7500 m)，即41.1~38 kPa，這時會達到缺氧的生理極限，人出現(xiàn)意識障礙，甚至意識喪失。

　　人暴露于缺氧環(huán)境后能保持有意識活動的時間稱為有效意識時間，即能采取自救措施的時間， 在41.1 kPa 低壓環(huán)境時為7~27 min，在38kPa 低壓環(huán)境時為2~10 min，在7.56 kPa 低壓環(huán)境時為12~15 s，近真空環(huán)境只有不足10 s 時間。

　　人暴露于嚴(yán)重缺氧環(huán)境中時，為避免喪失意識，加壓供氧允許延誤的時間，稱為安全暴露時間。減壓后人的意識時間取決于肺- 腦循環(huán)和腦部缺氧可維持正常功能的時間，即腦組織備用時間。這個時間只有5~6 s。根據(jù)動物試驗估測，在0.25~0.5 kPa 低壓環(huán)境中，缺氧動物總救生時間為150 s；推算到人，必須在90 s 內(nèi)復(fù)壓并得到救治，人才能有生還可能。

　　高氧是指乘員艙中的氧分壓或氧濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過海平面大氣水平的情況，高氧生理反應(yīng)稱為高氧癥，嚴(yán)重者稱為氧中毒。最常見的輕反應(yīng)有暴露部位粘膜刺激癥狀，可引起口干、喉痛、鼻出血、眼角膜充血、紅細(xì)胞減少、咳嗽和組織病變等。

　　2.2、真空管道交通客艙氧氣供給

　　氧氣的消耗量與乘客新陳代謝的快慢有關(guān)，一般取0.022~0.066 kg/(人·h)，平均取0.038 kg/(人·h)。若按人體產(chǎn)生116.3 W 的熱量計算，供氧量必須保證0.03 kg/(人·h)，“水星”號飛船即采用此標(biāo)準(zhǔn)。密封艙的供氧源有壓縮氣氧、液態(tài)氧、高氧化合物貯氧及再生氧，采用哪種氧源取決于旅行時間長短、乘客數(shù)量以及漏氣量等因素。

　　真空管道交通氣密客艙供氧量可參照現(xiàn)有航天密封艙的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如客艙載客6 人，全程運行時間3 h， 氧氣瓶攜帶氧氣量應(yīng)不小于0.54 kg；如載客20 人，全程運行時間5 h，則氧氣攜帶量應(yīng)大于3 kg。除了基本氧氣消耗量，還應(yīng)考慮密封艙的漏氣損失，適當(dāng)增加氧氣儲備余量。

　　當(dāng)按氧氣體積流量設(shè)計真空管道車輛客艙內(nèi)氧氣供應(yīng)量時，可參照顧靖華等人在“某型救生鐘生命支持系統(tǒng)性能人體試驗”中得出的結(jié)論，即每人25 L/h 提供氧氣。

　　為了安全，除備有正常供氧氣瓶外，還應(yīng)配備應(yīng)急供氧設(shè)備。可采用現(xiàn)代客機常用的旅客化學(xué)氧氣系統(tǒng)為真空管道乘客提供應(yīng)急供氧，這種化學(xué)氧氣系統(tǒng)由氧氣發(fā)生器、氧氣面罩和軟管、氧氣分配裝置及電器控制線路組成。氧氣發(fā)生器是一種固態(tài)化學(xué)產(chǎn)氧裝置，氯酸鈉(NaClOs)芯體在雷管起爆后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氧氣。氧氣面罩上裝有吸氣和呼氣活門，并附有貯氣袋、軟管和拉火索。當(dāng)客艙失壓時，氧氣面罩彈射開關(guān)打開，門鎖機構(gòu)打開氧氣組件門，氧氣面罩脫落，乘客向面部用力拉動面罩，施加在拉火索上的外力拔出氧氣發(fā)生器點火銷，使雷管起爆，化學(xué)氧芯起燃后幾秒內(nèi)產(chǎn)生氧氣，經(jīng)氧氣發(fā)生器內(nèi)的過濾罩過濾后，氧氣流到氧氣出口，經(jīng)過軟管，純氧進入儲氣袋再到面罩。

3、艙內(nèi)溫濕度環(huán)境控制及其生理基礎(chǔ)

　　真空管道交通車輛客艙的氣候環(huán)境必須是受控的，其各參數(shù)的選擇必須在人體的舒適范圍內(nèi)。有限空間氣候環(huán)境參數(shù)除壓力外，主要指艙內(nèi)空氣溫度、濕度、艙壁溫度和風(fēng)速，以及它們的綜合指標(biāo)，如有效溫度、三球溫度等。

　　3.1、艙內(nèi)溫度與人體生理基礎(chǔ)

　　真空管道車輛客艙的熱源主要來自乘客的代謝產(chǎn)熱、艙內(nèi)設(shè)備工作產(chǎn)熱、艙外磁懸浮運行系統(tǒng)產(chǎn)熱和氣動熱。四種熱源的產(chǎn)熱率是不斷變化的，航天醫(yī)學(xué)工程研究表明，人在睡眠時的產(chǎn)熱率大約80 W/ 人，運動時可達到300 W/ 人。因此真空管道車輛內(nèi)部環(huán)境控制系統(tǒng)應(yīng)具有排熱、排水汽和適當(dāng)通風(fēng)的功能考慮，使乘客處于舒適狀態(tài)。據(jù)以設(shè)計車輛生命保障系統(tǒng)的乘客個體產(chǎn)熱量參數(shù)可按80~300 W/ 人取值。

　　參照飛機客艙的溫度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，為保證旅客的舒適，真空管道車輛客艙內(nèi)空氣溫度應(yīng)該控制在15~26 ℃范圍內(nèi)，對于大多數(shù)乘客，最適宜的溫度范圍是20~22 ℃,艙內(nèi)任意兩點的溫度差不超過3~5 ℃，艙內(nèi)壁表面與空氣之間的溫度差應(yīng)該≤3 ℃。

　　3.2、艙內(nèi)濕度與人體生理基礎(chǔ)

　　較理想的客艙內(nèi)相對濕度范圍是30~70%，根據(jù)舒適度要求，最好控制在50%左右。飛機在高空飛行時，外界大氣十分干燥，會使人感到不舒適，眼、鼻、喉可能因干燥而感到不適，但客艙內(nèi)乘客較多，乘客呼出的水蒸氣會使客艙內(nèi)保持一定的相對濕度，因此不需要加濕。同樣，真空管道車輛內(nèi)部乘客密集，呼出的水蒸氣能使車輛內(nèi)部濕度增加，不會產(chǎn)生干燥問題，因此也不需要加濕。飛機低空飛行或地面滑行時，由于大氣濕度大，艙內(nèi)會出現(xiàn)濕度過大的情況，為解決這個問題，現(xiàn)代飛機空調(diào)系統(tǒng)中都加裝了水分離器等除濕裝置。真空管道交通車輛車內(nèi)乘客排汗和呼氣會使艙內(nèi)空氣濕度增加，因此需要考慮采用具有水分離功能的空調(diào)系統(tǒng)。每人每小時所呼出的水蒸氣量為0.08~0.136 kg/ (人·h)，艙內(nèi)濕度太大，會影響乘客舒適感。

　　3.3、真空管道交通客艙溫濕度控制

　　飛機客艙加溫除了采用電加熱外，還會利用發(fā)動機廢氣熱或者汽油燃燒對客艙空氣加溫。真空管道交通車輛由直線電機驅(qū)動，不需要任何燃油，因此沒有可以利用的發(fā)動機廢氣熱，也不能通過燃燒油料加溫，只能依靠攜帶的蓄電池進行電加溫。

　　真空管道線路鋪設(shè)在地表或淺埋在地下，環(huán)境溫度不會太高或太低。由于管道是密封結(jié)構(gòu)，管道內(nèi)抽成真空，保溫問題容易解決。且車輛自身會散熱，運行時會產(chǎn)生氣動熱，暴露在太陽光下的管道線路會吸收輻射熱。因此，真空管道交通客艙的加溫要求較低，技術(shù)相對簡單，而制冷要求高，比較復(fù)雜。

　　根據(jù)座艙和設(shè)備冷卻的需要，飛機空調(diào)主要采用空氣循環(huán)制冷和蒸發(fā)循環(huán)制冷。空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)利用高壓氣源供來的空氣，通過冷卻渦輪，在渦輪中膨脹作功，使空氣本身的溫度和壓力大大降低。這種制冷方法在飛機上得到廣泛應(yīng)用，但顯然不適合真空管道交通客艙制冷，因為真空管道交通車輛沒有可以利用的高壓氣源。蒸發(fā)循環(huán)制冷是利用液態(tài)制冷劑的汽化過程吸收空氣中的熱量，在空氣供入座艙之前大幅度地降低空氣的溫度。這種方法可用于真空管道交通客艙空調(diào)制冷，此外，熱電制冷、渦流管制冷和半導(dǎo)體制冷等，都可作為真空管道交通客艙制冷的技術(shù)。

　　除濕的方法較多，如化學(xué)除濕法、蒸發(fā)循環(huán)制冷除濕法、空氣循環(huán)系統(tǒng)低壓除水、空氣循環(huán)系統(tǒng)高壓除水等，都可用于真空管道交通客艙除濕。最簡單的方法是使氣流流過散熱器，由于氣流溫度降低，其中所含水汽就會冷凝成水滴，被散熱器出口處的海綿吸收。海綿吸收的水汽可通過機械方法周期性擠壓排出。濕氣還可通過化學(xué)除濕劑或通過硅酸凝體分子篩吸收。這些除濕方法在清除空氣中水分的同時，還能清除其他雜質(zhì)，起到清潔空氣的作用。

　　艙內(nèi)氣流速度會影響乘客舒適感，參照客機的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，真空管道車輛內(nèi)部的空氣流速應(yīng)為0.2~0.5 m/s，以避免人體裸露部分有冷的感覺。

4、艙內(nèi)空氣清潔度參數(shù)的生理基礎(chǔ)

　　真空管道交通車輛內(nèi)部空氣清潔度與人體新陳代謝和呼吸排出的氣體，如二氧化碳、水蒸氣、異味等有關(guān)。供應(yīng)給客艙的空氣應(yīng)該是不含異味的清潔氣體，為滿足這個要求，一般飛機上在座艙供氣管路進入座艙前加裝空氣過濾器。現(xiàn)代飛機大多用發(fā)動機壓氣機作為座艙增壓供氣源，氣體來自大氣，供出的氣體是清潔的，可滿足座艙的要求。對于真空管道交通，沒有充足的清潔氣源置換艙內(nèi)的不新鮮空氣，因此要通過空氣凈化裝置來吸收不新鮮空氣，供出清潔無異味的氣體。

　　座艙空氣中的有害雜質(zhì)對人體安全及舒適有直接影響，因此，參照飛機生命保障系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可對真空管道交通車輛內(nèi)部有害雜質(zhì)的濃度提出如下要求：

　　●燃料(汽油和煤油)的蒸氣濃度≤0.3 mg/L

　　● 燃料和潤滑油分解出的雜質(zhì)濃度≤0.0002 mg/L

　　●一氧化碳濃度≤0.02 mg/L

　　●一氧化氮濃度≤0.005 mg/L

　　●二氧化碳濃度≤36 mg/L，即相當(dāng)于其分壓為2.0 kPa(15 mmHg)之安全值，也即其體積分壓最好小于0.1%。

　　二氧化碳是人體代謝產(chǎn)物，成人在平靜狀態(tài)時每小時大約呼出二氧化碳15 L，運動時呼出量更大，通常情況下17 L/h，設(shè)計時取24 L/h。若真空管道車輛艙內(nèi)凈化裝置停止工作或失靈，艙內(nèi)二氧化碳分壓會不斷上升，對乘客身體健康造成威脅，因此制定艙內(nèi)二氧化碳允許標(biāo)準(zhǔn)并采取必要措施防止二氧化碳分壓超標(biāo)，是真空管道交通車輛生命保障系統(tǒng)設(shè)計必須重視的問題。

　　美國阿波羅乘員艙規(guī)定二氧化碳分壓的最佳水平是≤0.5kPa，最大容許1.01 kPa，應(yīng)急容許2.0 kPa。美國NASA-STD-3000 規(guī)定，空間站正常運行時，乘員艙內(nèi)二氧化碳分壓≤0.4 kPa，90 天降格運行的標(biāo)準(zhǔn)是1.01 kPa，28 天應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)為1.2 kPa。俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，飛行時間1 個月，二氧化碳分壓≤1.33 kPa，30~180 晝夜≤1.04 kPa，180 天以上≤0.79 kPa。比照以上參數(shù)，真空管道交通車輛客艙內(nèi)二氧化碳分壓標(biāo)準(zhǔn)建議取值≤0.5 kPa，最大容許1 kPa。在安靜或輕度勞動狀態(tài)下，人體吸收二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)即使達到1%，也可耐受較長時間。

　　為了使二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)保持在1%以下，最簡單有效的方法是用堿石灰。每人每天需要3 kg的堿石灰，即可吸收1 kg 的二氧化碳。若用氫氧化鋰(LiOH)則用量較少，LiOH 吸收比大，在計算需要量時一般取效率為75%。“阿波羅”號飛船中使用LiOH 吸收CO2，CO2 吸收筒里的LiOH 每12 h 更換一次，每人每天消耗LiOH 1.2 kg。

　　利用Ag2O 分子篩再生裝置可將CO2 中的氧分離出來，以備循環(huán)使用。其他綠色植物，特別是小球藻等綠藻類植物，也能吸收CO2 并放出氧氣。腸胃、人體汗腺及皮脂腺的分泌物通常會產(chǎn)生有害氣體和異味，采用活性炭作為吸收劑是最簡單的方法。

　　上述經(jīng)驗與方法，都可為真空管道交通客艙內(nèi)空氣清潔提供借鑒。

5、結(jié)論

　　根據(jù)以上分析，就真空管道交通生命保障系統(tǒng)參數(shù)選擇以及人體醫(yī)學(xué)生理基礎(chǔ)相關(guān)問題，可得出初步結(jié)論和建議如下：

　　(1)當(dāng)氣壓低于35.65 kPa 時，相當(dāng)于8000 m高空以上的氣壓，人體會發(fā)生減壓癥；當(dāng)氣壓低于6.46 kPa 時，相當(dāng)于19000 m 高空氣壓，人體會發(fā)生腸胃脹氣、體液沸騰和肺損傷，嚴(yán)重危及生命。真空管道車輛客艙內(nèi)部的理想氣壓為101.3~70.1 kPa，允許的最低氣壓為35.65 kPa。

　　(2)當(dāng)氣壓低于70.1 kPa，大氣壓力降低引起氧分壓下降，導(dǎo)致人體吸入空氣中的氧含量減少，造成缺氧綜合征。因此當(dāng)真空管道客艙中氣壓低于70.1 kPa 時，應(yīng)該補充氧氣，提高氧分壓水平。真空管道交通客艙將是一個封閉環(huán)境，需要安裝專門的供氧設(shè)備和通風(fēng)供氣系統(tǒng)。可采用的供氧源有壓縮氣氧、液態(tài)氧、高氧化合物貯氧及再生氧，供氧量按0.038 kg/(人·h)計算，另外應(yīng)該配備應(yīng)急使用的固態(tài)化學(xué)產(chǎn)氧裝置和供乘客個體使用的氧氣面罩。

　　(3)人體代謝、艙內(nèi)設(shè)備、艙外磁懸浮運行系統(tǒng)和氣動摩擦均會產(chǎn)熱，其中人在睡眠時的產(chǎn)熱率大約80 W/ 人，運動時可達到300 W/ 人。為保證旅客乘坐舒適，真空管道車輛客艙內(nèi)空氣溫度應(yīng)該控制在15~26 ℃范圍內(nèi)，對于大多數(shù)乘客，最適宜的溫度范圍是20~22 ℃,艙內(nèi)任意兩點的溫度差不超過3~5 ℃，艙內(nèi)壁表面與空氣之間的溫度差應(yīng)該≤3 ℃。乘客排汗和呼氣會使客艙內(nèi)空氣濕度增加，每人每小時所呼出的水蒸氣量為0.08~0.136 kg/ ( 人·h)，艙內(nèi)濕度太大，會影響乘客舒適感，因此需要考慮采用具有水分離功能的空調(diào)系統(tǒng)。

　　(4)通常情況下，成人每小時大約呼出二氧化碳17L， 真空管道交通環(huán)境控制設(shè)計時取24L/h。人體吸收二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)在小于1%，可耐受較長時間。真空管道交通車輛客艙內(nèi)二氧化碳分壓標(biāo)準(zhǔn)建議取值≤0.5 kPa，最大容許1 kPa。可采用氫氧化鋰(LiOH)吸收CO2，根據(jù)LiOH 吸收CO2 的水平， 初步設(shè)計時可按0.05 kg/(人·h)LiOH 需要量進行計算。客艙內(nèi)產(chǎn)生的有害氣體和異味，真空技術(shù)網(wǎng)(http://bjjyhsfdc.com/)認(rèn)為亦可采用含有活性炭的空氣凈化裝置或凝聚等方法進行吸收和凈化。

　　真空管道交通將是未來重要的地面交通方式，其客艙是封閉或半封閉氣密艙，必須有適當(dāng)?shù)纳�命保障系統(tǒng)來保證乘客生命安全和身體健康，生命保障系統(tǒng)各項參數(shù)的選擇取決于人體生理醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)。結(jié)合人體生理醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)理論，以及航天醫(yī)學(xué)經(jīng)驗，開展真空管道交通醫(yī)學(xué)研究，是一項重要的理論與實踐課題。