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機(jī)動(dòng)車輪椅固定及其使用者的約束系統(tǒng) 前言——為了那些使用機(jī)動(dòng)車旅行卻沒有能力從輪椅中移動(dòng)出來的人，輪椅必須像汽車座椅一樣來使用。這就通常意味著由車輛制造商提供的成員約束系統(tǒng)在某些緊急狀況下不能夠提供足夠的保護(hù)。另外，輪椅必須被固定在車上以便不會(huì)強(qiáng)加載荷給它的使用者，并且在碰撞或突然的車輛回旋情況下不會(huì)對(duì)其他車上人員造成傷害。因此，要為輪椅及其使用者提供約束性的保護(hù)，使用一些零部件以及相關(guān)的設(shè)備來固定輪椅并對(duì)其使用者進(jìn)行約束。 這篇設(shè)計(jì)和機(jī)動(dòng)車性能表現(xiàn)方面的文章論述的就是輪椅的固定及其使用者的約束系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為WTODS。它的目的就是為了鼓勵(lì)設(shè)計(jì)，測(cè)試和實(shí)施。使用WTODS系統(tǒng)在正面碰撞時(shí)可以有效的保證輪椅的安全和約束使用者，并且在某些特定情況下的表現(xiàn)是可以與制造商提供的乘坐安全性和輪椅使用者的約束相比較的。我們關(guān)心的主要是機(jī)動(dòng)車在發(fā)生正面碰撞的情況下輪椅使用者所能受到的潛在傷害，也希望在成功保護(hù)輪椅使用者的同時(shí)，在正常的旅行期間可以增加駕駛員及其他成員的安全性和舒適性。這篇文章不應(yīng)該被用來鼓勵(lì)那些沒有能力駕駛或者限制對(duì)輪椅進(jìn)行運(yùn)輸?shù)那闆r。 因?yàn)閃TODS的制造商們不能控制和指定他們產(chǎn)品的最終用途，所以48KM/H，20G的沖擊測(cè)試被指定在附錄A中，用來限制WTODS系統(tǒng)在總重量小于7000KG的整車上的使用。在更大的車輛中，也可以使用WTODS系統(tǒng)來保證運(yùn)輸?shù)陌踩裕遣粫?huì)依照這篇文章所提到的使用標(biāo)準(zhǔn)。 和任何一個(gè)座椅相比，輪椅是成員安全系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，并會(huì)在正常旅行期間為使用者提供穩(wěn)定性和舒適性。輪椅的設(shè)計(jì)和表現(xiàn)在機(jī)動(dòng)車的乘坐中是被單獨(dú)談?wù)摰?，但相?yīng)的ANSI/RESNA標(biāo)準(zhǔn)正在發(fā)展中。 設(shè)計(jì)要求： 1．完成WTORS--WTORS應(yīng): a. 以一個(gè)輪椅和一個(gè)乘員為使用對(duì)象； b. 不要求用來固定輪椅和實(shí)施成員約束的零件穿過輪椅的輪子； c. 在不使用工具的情況在在60秒內(nèi)可以對(duì)輪椅及其使用者進(jìn)行脫離； d. 不需要拆除輪椅的材料，鉆探輪椅架，變形輪椅，焊接，或者使用粘合劑，安裝期間，除非是為WTORS系統(tǒng)使用的特殊輪椅或輪椅制造商允許的造型變革； e. 一旦安裝，可不使用工具操作； f. 硬件設(shè)備，只包括永久連接的WTORS或WTORS組件； g. 設(shè)計(jì)要防止無意中將所有螺紋緊固件松動(dòng)； h. 包括一個(gè)人工代用裝置，在電源故障的情況下解除固定和約束； i. 包括錨地緊固件，硬件和符合規(guī)格的類似硬件，下面是基于材料，大小和緊固件的使用量模擬試驗(yàn)附錄A； 2．輪椅的固定及固定的組件應(yīng)： a. 不需要依靠輪椅進(jìn)行制動(dòng)； b. 輪椅的安全性能實(shí)現(xiàn)是依靠固定件的設(shè)計(jì)，而不是依靠成員約束來實(shí)現(xiàn)； c. 提供一個(gè)不使用工具來消除輪椅自由移動(dòng)的方法； d. 如果WTORS系統(tǒng)采用了四點(diǎn)皮帶固定方式，那么每條皮帶都可以不使用工具來進(jìn)行長度調(diào)節(jié)，這類的調(diào)整幅度，前帶后帶所能達(dá)到的最高值和最低值包含在表格1中，包括一個(gè)至少有25MM的皮帶延長調(diào)整機(jī)構(gòu)； 表格1-—四點(diǎn)皮帶固定方式的擴(kuò)展調(diào)整幅度： 皮帶交匯點(diǎn) 最小長度（MM） 最大長度（MM） 后排 485（19） 740（29） 前排 410（16） 710（28） 〈長度定義為從輪椅安全點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的固定交點(diǎn)到沿著皮帶的長度方向與輪椅接地平面線的交點(diǎn)的直線距離〉 e. 計(jì)算說明安全點(diǎn)與其他四個(gè)固定點(diǎn)在幾何學(xué)上的關(guān)系，在附錄E4中說明了在結(jié)構(gòu)上安全點(diǎn)與其他組成部分的關(guān)系； f. 包含一個(gè)通過視覺或聽覺來引起注意的設(shè)備，在相接處準(zhǔn)確銜接后會(huì)予以顯示； 3．成員約束—-WTORS也可以被設(shè)計(jì)成通過乘客或駕駛員進(jìn)行約束，包含的成員約束應(yīng)滿足以下要求： 3．1 WTORS的成員約束應(yīng)包含兩個(gè)部分--骨盆和軀干的約束； 3．2 成員約束可以被設(shè)計(jì)成直接與車輛相固定，和輪椅的組成部件相固定，或者直接通過部件來和輪椅相連接。成員約束系統(tǒng)不能被設(shè)計(jì)成依靠輪椅傳播載荷的約束結(jié)構(gòu)，除非是專為WTORS設(shè)計(jì)的特定輪椅，當(dāng)和輪椅組合以后WTORS應(yīng)滿足6.2 的要求。通過附錄1可以看到WTORS 的測(cè)試結(jié)果； 3．3上部軀干和骨盆的約束長度可以不通過使用工具來進(jìn)行調(diào)節(jié)； 3．4 當(dāng)WTORS以附錄B的標(biāo)準(zhǔn)在建立過程中，如果適合的話，骨盆的約束，其固定點(diǎn)和過渡點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)： a. 實(shí)現(xiàn)如圖4b所要求的側(cè)面觀察視野范圍； b． 實(shí)現(xiàn)如圖4a所要求的后面視野范圍及區(qū)域內(nèi)的固定； c． 提供足夠的皮帶長度來對(duì)骨盆進(jìn)行調(diào)節(jié)，測(cè)量固定點(diǎn)到固定點(diǎn)的距離，通過可以增加或減少的200MM長度及至少25MM的自由長度調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)全時(shí)的約束； 3．5當(dāng)WTORS以附錄B的標(biāo)準(zhǔn)在建立過程中，對(duì)軀干應(yīng)提供足夠的約束長度，較長的調(diào)整增量為200毫米，并且可以縮短到300毫米，有至少25毫米的自由延伸長度可以全時(shí)對(duì)成員進(jìn)行約束； 4（a） 4(b) 附錄四 注意—注意骨盆約束的突出角和輪椅參考側(cè)平面之間的角度，以及成員背部與輪椅參考背平面之間的角度； 3．6 對(duì)于WTORS系統(tǒng)，應(yīng)該通過軀干固定點(diǎn)和軀干過渡點(diǎn)的計(jì)算來實(shí)現(xiàn)肩部和胳膊的約束并對(duì)其進(jìn)行支持，這些位置定位點(diǎn)和支持結(jié)構(gòu)應(yīng)： a. 使用者乘坐的高度和肩部的水平線以上應(yīng)該有足夠的可調(diào)節(jié)長度； b． 1100毫米以上，至少應(yīng)設(shè)輪椅機(jī)，以接近地面以上的肩膀部分，來實(shí)現(xiàn)在輪椅的乘坐中肩部以上部分的約束； 注意1—如果上面的過渡點(diǎn)確定的話，那么固定點(diǎn)應(yīng)在下面1100MM，反之就在上面1100MM； 注意 2—雖然FMVSS 210 允許軀干的固定點(diǎn)應(yīng)被固定在成員肩部水平以下一個(gè)明顯的距離上，這樣的位置考慮被認(rèn)為是不合理的，不符合這篇文章，可能導(dǎo)致向下方向的載荷對(duì)脊柱造成傷害。 3．7 從安裝時(shí)所指定的附錄B中的輔助中心線來看，與骨盆交界的肩膀三點(diǎn)約束應(yīng)不低于150MM； 3．8 依照這篇文章的要求，在主要依靠輪椅固定和皮帶固定來實(shí)現(xiàn)約束的情況下，氣帶只產(chǎn)生輔助的約束性能； 3．9 WTORS的實(shí)現(xiàn)不應(yīng)該依靠氣袋來遵守這篇文章； 4． 試驗(yàn)報(bào)告---WTORS的制造商應(yīng)具有文件和檔案資料，其中包括: 4．1 依據(jù)4.2和4.3的設(shè)計(jì)要求和相關(guān)的報(bào)表，WTORS系統(tǒng)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，包括： a. 依據(jù)表格1的要求，表明四點(diǎn)式安全皮帶的最大和最小固定長度； b. 最終裝配的幾何學(xué)固定四點(diǎn)要符合附錄E4的幾何學(xué)要求； c. 骨盆約束的確定要符合附錄B； d. 建立和測(cè)量骨盆約束的長度調(diào)整要符合附錄B的要求； e. 建立和測(cè)量軀干約束的長度調(diào)整要符合附錄B的要求； f. 依據(jù)WTORS提供的軀干固定點(diǎn)和其他相關(guān)的點(diǎn)，長度以及長度的調(diào)整要符合4.3.6的要求; g. 建立和測(cè)量依據(jù)輔助中心線制定的骨盆和肩部約束距離要符合附錄B的要求； 4.2 遵守國家相關(guān)規(guī)定: a. 表格2中的FMVSS 209； b. WTORS系統(tǒng)中帶狀材料的可燃性要求要滿足FMVSS 302； 4．3 遵守國家相關(guān)正面碰撞試驗(yàn)附錄A，包括: a. 描述測(cè)試設(shè)備，包括使用模擬式?jīng)_擊試驗(yàn)，儀器與信號(hào)處理技術(shù)，幀速度為制作每部影片或錄像的速度，測(cè)試減速度等方法用以衡量和檢驗(yàn)輔助中心線和測(cè)試輪椅，并增加測(cè)量的精度； b. 關(guān)于減速度的跳動(dòng)計(jì)算說明是否滿足A.4.3和附錄A1，這其中包括跳動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，減速度在毫秒數(shù)量上的累積時(shí)間超出15g到20g； c. V形安全帶的測(cè)量與計(jì)算； d. WTORS系統(tǒng)的全面鑒定，錨地緊固件，試驗(yàn)輪椅，輔助中心線； e. 所有WTORS的試驗(yàn)輪椅的相關(guān)P點(diǎn)都要滿足文章的要求； f. 所有固定皮帶和骨盆相對(duì)應(yīng)的橫縱向約束確定以后，與之相關(guān)的側(cè)面視野，正面視野，背面視野可以酌情處理； g. 試驗(yàn)建立起來后，應(yīng)該對(duì)那些非WTORS制造商提供的零部件有一個(gè)具體的描述； f. 試驗(yàn)輪椅是否停留在試驗(yàn)平臺(tái)上； h. 如果測(cè)量的話，相比于初步測(cè)試定位，試驗(yàn)輪椅的參考測(cè)試平面將會(huì)改變； k. 任何WTORS系統(tǒng)承載部分的鑒定，如果顯示部分有撕裂，破碎，斷裂，或徹底失敗等現(xiàn)象的發(fā)生，是設(shè)計(jì)上的漏洞或者制造上的問題； l. 在6.2.d中指明了短途旅行的水平線最高點(diǎn)，是否有任何短途旅行超過了限制會(huì)在這篇文章的表格3中表明； m. 一份說明書，關(guān)于是否在不使用工具的情況下將成員和試驗(yàn)輪椅釋放出來； n. 一份說明書，依據(jù)6.2.e的計(jì)算結(jié)果表明試驗(yàn)輪椅是否對(duì)其成員施加載荷； 4．4 依據(jù)在附錄3中的部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)，WTORS系統(tǒng)的測(cè)試和規(guī)格應(yīng)該包括： a . WTORS系統(tǒng)的全面鑒定，錨地組件的測(cè)試，安全性； b. 全面的描述，包括必要的照片，每部分的測(cè)試結(jié)果； c. 分離阻力的步驟描述； d. 每個(gè)測(cè)試的結(jié)果，換句話說，安全組件或固定組件是否分離或仍然接合； 4．5 依據(jù)附錄D指明的皮帶延誤調(diào)整器和任何有關(guān)的其他方面規(guī)定，包括： a. WTORS系統(tǒng)的全面鑒定，皮帶類，每一個(gè)調(diào)整裝置的測(cè)試； b. 測(cè)試儀器和程序的描述； c. 每次調(diào)整器測(cè)試的皮帶延誤量； d. 一項(xiàng)聲明，說明25MM的極限是否超過每次調(diào)整器測(cè)試； e. 一項(xiàng)聲明，說明是否在WTORS系統(tǒng)中所有的輪椅固定調(diào)整器都會(huì)通過測(cè)試。 5． 定義與概念--為了更好的理解這篇文章，提供下面的概念說明: 5．1 錨——硬件和裝置的組合件，用來傳遞從一直由輪椅固定到車輛或從一個(gè)約束力到輪椅固定或車座底板的力； 5．2 錨鉸接點(diǎn)——一個(gè)在車輛，輪椅或輪椅固定件或車座底板上的力，錨便鉸接于此； 5．3 ANSI——美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)振動(dòng)等級(jí)； 5．4 人機(jī)工程學(xué)測(cè)試設(shè)備（ATD）——一個(gè)模擬的人體模型，用來模擬機(jī)動(dòng)車在碰撞環(huán)境下的情形； 5．5 自動(dòng)鎖緊裝置——一個(gè)裝置通過一套主動(dòng)自鎖機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)構(gòu)鎖緊時(shí)用之來承受約束力來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)； 5．6 后約束——一套裝置或系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)限制車廂的后傾運(yùn)動(dòng)從而提供背后的支持力； 5．7 皮帶——一條用網(wǎng)格材料做成的吸能帶子，用來做成員的約束； 5．8 對(duì)接式固定——一套輪椅安全裝置，其設(shè)置被初始化為輪椅傾向一個(gè)恰當(dāng)?shù)奈恢茫? 5．9 應(yīng)急鎖緊執(zhí)行器——將通過調(diào)整硬件鎖定機(jī)制，激活了汽車的加速度，皮帶相對(duì)于汽車運(yùn)動(dòng)，在緊急時(shí)刻可以進(jìn)行自動(dòng)鎖緊； 5．10 邊緣裝置——錨地硬件和成員約束的直接固定部分，用來固定成員約束帶，直接連接在主錨點(diǎn)和輪椅上的安全點(diǎn)； 5．11 緊固件——器材保障，用機(jī)械設(shè)備，零部件和其他零件實(shí)現(xiàn)， （這些不包括:螺絲，螺母，螺絲釘，鉚釘，夾具等） 5．12 前方視野——輪椅坐在最前排的成員臉部與汽車之間的參考平面； 5．13 四點(diǎn)固定——輪椅固定系統(tǒng)，以四個(gè)不同的點(diǎn)系在輪椅框架上，輪椅固定在汽車上的四個(gè)獨(dú)立支柱點(diǎn)，文中所給的是典型的四點(diǎn)固定系統(tǒng)，采用四個(gè)固定皮帶，兩個(gè)屬于前輪，兩個(gè)屬于后輪； 5．14 底部約束——一個(gè)至少由一名成員的皮帶用來提供成員的骨盆約束和兩個(gè)肩膀以及軀干部分的約束； 5．15 頭部約束——用來限制成員頭部的移動(dòng)； 5．16 沖擊模擬器——加速裝置，加速與減速的組合，汽車部分或模擬汽車結(jié)構(gòu)，包括測(cè)量儀器的相關(guān)資料； 5．17 沖擊滑板——在模擬器上的部分，對(duì)其產(chǎn)生影響，可以展開進(jìn)行沖擊測(cè)試； 5．18 獨(dú)立成員約束——直接進(jìn)行的約束或與鉚接的車輛部分分開，進(jìn)行輪椅的固定； 5．19 綜合成員約束——成員約束中的骨盆約束，兩個(gè)肩膀的約束，軀干的約束，要固定在輪椅上； 5．20 成員約束錨地——硬件組裝和配件其中將載荷直接由汽車，輪椅和輪椅約束系統(tǒng)分擔(dān)； 5．21 成員約束——成員約束系統(tǒng)或裝置，用來防止或減少車輛接觸，防止在車輛中發(fā)生危險(xiǎn)情況； 5．22 OEM——設(shè)備制造商； 5．23 骨盆克制——在極限運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)限制骨盆的運(yùn)動(dòng)，降低軀干克制； 5．24 點(diǎn)——參考點(diǎn)，從地面接地處距離為100MM的位置，縱向的輪椅約束位置，曲面與坐椅和靠背的面想接點(diǎn)； 5．25 姿勢(shì)支持——用于支持一個(gè)人在預(yù)期位置的零部件，但不會(huì)通常用于在車輛碰撞時(shí)對(duì)成員產(chǎn)生約束； 5．26 安全硬件——輪椅固定系統(tǒng)的后端設(shè)備，連接在輪椅上； 5．27 安全點(diǎn)——位于輪椅上的點(diǎn)，連接在輪椅接觸點(diǎn)的末端單元； 5．28 托盤——一個(gè)網(wǎng)狀材料帶，用于輪椅的固定； 5．29輪椅分析——用儀器來模擬輪椅的固定情況； 5．30 SWC——輪椅分析的縮寫； 5．31 實(shí)驗(yàn)輪椅——試坐輪椅的樣品，用來代替實(shí)際的輪椅來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)； 5．32 輪椅固定錨地——硬件組裝和配件，載荷直接分配在輪椅上； 5．33 WTORS——輪椅固定約束系統(tǒng)的縮寫。