某履帶式衛(wèi)生急救車振動控制

徐新喜，高振海，蘇 琛，崔向東，譚樹林

（軍事醫(yī)學科學院 衛(wèi)生裝備研究所,天津 300161）

某履帶式衛(wèi)生急救車主要用于通過各種復雜地形（山地、叢林、沙漠、沼澤、水稻田、冰雪地等）運送傷病員，并對傷病員實施除顫、監(jiān)護、輸液、供氧、包扎、止血等途中緊急救治。整車由鉸接轉(zhuǎn)向全地形履帶式底盤和傷病員運送、急救功能模塊組成，功能模塊采用大板車廂結構形式。

該車運送、急救傷病員途中，振動成為影響傷病員乘臥舒適性的重要因素。因而有必要采取有效的振動控制措施，降低行車途中從履帶底盤到擔架—人體的振動傳遞，提高傷病員的乘臥舒適性。

1 振動控制措施

在履帶底盤行走系統(tǒng)減振的基礎上，對上裝的傷病員運送、急救功能模塊（車廂）采取了兩級減振措施：第一級減振是在履帶底盤縱梁與車廂底板間對稱加裝4個橡膠阻尼減振器，見圖1，以降低從履帶底盤到車廂底板的振動傳遞；第二級減振是在車廂內(nèi)左右兩側(cè)擔架臺與車廂底板間各對稱加裝4個三自由度零剛度減振器，見圖2，以降低從車廂底板到擔架—人體的振動傳遞。兩級減振裝置，安裝位置如圖3、圖4所示。

2 振動控制效果

在河北懷來某車輛工程檢測試驗中心，依據(jù)相關標準[1―3]對某履帶式衛(wèi)生急救車進行了多種工況的振動測試，經(jīng)信號采集、處理、分析，分別獲得了兩根值，評價了傷病員的乘臥舒適性。

圖1 橡膠阻尼減振器Fig.1 Rubber damper damping device

圖2 零剛度減振器Fig.2 Zero stiffness damping device

圖3 橡膠阻尼減振器安裝位置Fig.3 Installed position of rubber damper damping device

圖4 零剛度減振器安裝位置Fig.4 Installed position of zero stiffness damping device

級減振的減振效率和臥姿人體兩次計權加速度均方振動測試時，在履帶底盤縱梁放置垂向加速度傳感器，在車廂底板左右兩側(cè)中心位置放置垂向加速度傳感器，在臥姿乘員的頭部、臀部下方放置坐墊式三向加速度傳感器。

每次試驗車輛保持穩(wěn)速行駛，水泥混凝土路試驗車速為30 km/h、40 km/h、50 km/h，砂石路試驗車速為20 km/h、30 km/h、40 km/h，起伏土路試驗車速為15 km/h，越野路試驗車速為18 km/h；采樣頻率為250 Hz，低通頻率為100 Hz，樣本記錄時間為3 min[4，5]。由路面激勵產(chǎn)生的隨機振動信號，經(jīng)過車輛的濾波放大后傳至試驗對象，激勵安裝在試驗測點位置的加速度傳感器，響應信號經(jīng)抗混濾波放大器放大后，輸入信號采集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集并記錄。試驗儀器連接如圖5所示。

圖5 試驗儀器連接框圖Fig.5 Connection of test instrument

2.1 兩級減振的減振效率

以履帶底盤縱梁傳感器所采集的振動信號作為激勵信號，以車廂地板左、右兩個傳感器所采集的振動信號作為響應信號，計算得到第一級減振的減振效率如圖6所示。從圖中可以看出，由履帶底盤傳遞到車廂底板的振動衰減了61%～79%，特別是在越野路行駛（車速18 km/h）時的減振效率能達到76%，說明橡膠阻尼減振器發(fā)揮了很好的減振作用。

圖6 橡膠阻尼減振器減振效率Fig.6 Damping efficiency of rubber damper damping device

以車廂底板左、右兩個傳感器所采集的振動信號作為激勵信號，以同側(cè)對應的臥姿乘員頭部傳感器所采集的振動信號作為響應信號，計算得到第二級減振的減振效率如圖7所示。從圖中可以看出，由車廂底板傳遞到擔架臺上臥姿人體的振動衰減了43%～79%，特別是在越野路行駛（車速18 km/h）時的減振效率能達到55%，說明零剛度減振器明顯降低了振動強度。

圖7 零剛度減振器減振效率Fig.7 Damping efficiency of zero stiffness damping device

2.2 傷病員的乘臥舒適性

依據(jù)QC/T677《臥鋪客車平順性隨機輸入行駛試驗方法》，計算、分析傷病員的乘臥舒適性。先計算采樣信號的1/3倍頻帶加速度均方根值，再計算各中心頻率下頭部、臀部的部位計權加速度均方根值和頻率計權加速度均方根值，最后根據(jù)臥姿人體兩次計權加速度均方根值axbhw、按照表1所示舒適性等級進行評價[3]。

以砂石路30 km/h工況為例，振動測試獲得的臥姿人體平順性試驗1/3倍頻程譜如圖8所示，計算得到臥姿人體兩次計權加速度均方根值axbhw為0.443 m/s2，舒適性等級為2級“舒適”。依此類推，獲得幾種不同工況下傷病員的乘臥舒適性計算、評價結果如表2所示。

圖8 砂石路30 km/h臥姿人體平順性試驗1/3倍頻程譜（Z軸）Fig.8 1/3 octave spectrum of supine body exposed to vibration under graveled road and 30 km/h speed(Z-direction)

表1 臥姿人體振動舒適性等級Tab.1 Grade of vibration comfort for supine body

3 結語

采取兩級減振措施，可有效控制某履帶式衛(wèi)生急救車運送、急救傷病員途中從履帶底盤到車廂底板、再到臥姿人體的振動傳遞，提高傷病員的乘臥舒適性。幾種不同工況下，橡膠阻尼減振器的一級減振效率達到了61%～79%，零剛度減振器的二級減振效率達到了43%～79%；臥姿人體兩次計權加速度均方根值介于0.322 m/s2至0.883 m/s2之間，乘臥舒適性等級分別為“舒適”、“比較舒適”和“基本舒適”。

表2 傷病員乘臥舒適性評價結果Tab.2 Evaluation results for ride comfort of the wounded(supine body)

[1]GJB59.15裝甲車輛試驗規(guī)程―野外振動試驗[S].國防科學技術工業(yè)委員會，1988.

[2]GB4970汽車平順性隨機輸入行駛試驗方法[S].中國標準出版社，1985.

[3]QC/T677臥鋪客車平順性隨機輸入行駛試驗方法[S].中國標準出版社，2001.

[4]余志生.汽車理論（第5版）[M].北京:機械工業(yè)出版社，2009.

[5]蘇 琛.機動衛(wèi)生裝備艙室空氣質(zhì)量及振動環(huán)境與人體舒適性、工效性、安全性關系研究[D].北京：軍事醫(yī)學科學院，2011.