新型警用安全騎行服探究

吳澤宇，林 泉，高杞袁，胡靜瀅

（廣東警官學(xué)院，廣東 廣州 510440）

1 引言

1.1 研究背景

隨著全國各地每年各種類型的私家車保有量不斷增多，摩托車事故發(fā)生率高居不下。包括執(zhí)勤的警務(wù)人員在內(nèi)，中國騎行人數(shù)在1 億以上，其中執(zhí)法人員在執(zhí)勤中發(fā)生摩托車禍?zhǔn)鹿识陈毜陌咐膊辉谏贁?shù)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，摩托車駕駛?cè)藬?shù)十分龐大，并且每年呈現(xiàn)逐漸上升的態(tài)勢。在越來越強(qiáng)調(diào)安全出行的當(dāng)今社會(huì)，人們對于騎行安全防護(hù)裝備的要求也越來越嚴(yán)格，從摩托車輛的設(shè)計(jì)、頭盔到安全服都逐漸朝著科技化和安全化的態(tài)勢發(fā)展。騎行服作為一線警務(wù)人員必不可少的騎行裝備，如何提高對人體安全的保護(hù)度是眾多騎行服設(shè)計(jì)師和騎行服生產(chǎn)廠家的研究目標(biāo)之一。現(xiàn)有市場專門針對騎行安全服的設(shè)計(jì)比較少見，將成熟的智能穿戴技術(shù)和安全設(shè)備運(yùn)用到摩托騎行服上，多功能化、安全化的設(shè)計(jì)將為大量的執(zhí)勤警務(wù)人員帶來安全有效的騎行保護(hù)。

1.2 研究意義

新型警用安全騎行服具備原有的輕捷方便，又增加了新的功能，能夠有效地保護(hù)發(fā)生交通安全意外的警務(wù)人員，又帶有緊急救援裝置，不僅能供民警自己使用，也能參與現(xiàn)場緊急救援，給予更多落水人員幫助。同時(shí)，新型警用安全騎行服可極大提高民警處理緊急事故的能力并提升民警自身的安全系數(shù)，保證人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的同時(shí)也可保證民警的自身安全，尤其是能夠顯著提升民警對落水群眾的救援能力。

1.3 國內(nèi)外研究綜述

1.3.1 國內(nèi)研究情況

國內(nèi)也有相關(guān)研究，而且已經(jīng)做出了可運(yùn)用于實(shí)踐的樣品，較為著名的有以下產(chǎn)品。一是北京的ActiveProtective，ActiveProtective 公 司 設(shè) 計(jì) 了一款可隨身佩戴的安全氣囊，可以在老年人摔倒時(shí)保護(hù)他們的髖骨，該公司CTORobertBuckman 博士，在當(dāng)外科醫(yī)生時(shí)注意到，前來就醫(yī)的老人許多都是跌倒導(dǎo)致髖骨骨折被救助人員送進(jìn)醫(yī)院，而且受傷部位的治愈率十分渺茫。所以他提出了通過安全氣囊保護(hù)老人意外跌倒的創(chuàng)意。

對于汽車駕駛?cè)藖碚f，碰撞是一個(gè)隨時(shí)隨地可能發(fā)生的危險(xiǎn)，而安全氣囊能夠有效降低車輛碰撞時(shí)對人體的沖擊力，這就是全世界的汽車都會(huì)裝備諸如安全氣囊等安全設(shè)施的原由。前文提到，對于老年人群而言，即使是輕微的跌倒也會(huì)給他們帶來嚴(yán)重的傷害，對他們的生命構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，ActiveProtective 公司設(shè)計(jì)了一款可讓人隨身攜帶的安全氣囊服，可以在摔倒時(shí)保護(hù)老年人群的生命安全。

二是中國保安協(xié)會(huì)保安科技研究所研制的摩托車安全氣囊服。設(shè)計(jì)為背心式馬甲和長袖茄克裝的氣囊服，針對高風(fēng)險(xiǎn)職業(yè)特點(diǎn)研制，衣服內(nèi)的氣囊組由頸椎、胸椎、腰椎、尾椎等部位的氣囊組成。當(dāng)發(fā)生撞車或摔車交通事故緊急狀態(tài)時(shí)，該服裝能在0.5 s 時(shí)間內(nèi)自行啟動(dòng)層內(nèi)的氣囊，迅速充滿氣體，為人體的頸部、胸部、腰部、尾椎等重要部位減緩?fù)饬ψ矒?，可有效地保護(hù)生命安全。

1.3.2 國外研究情況

目前國外的相關(guān)研究，以下的兩家公司較為突出。一是意大利的Alpinestars（A 星），A 星的Tech-Air 有普通和專業(yè)兩種版本。專業(yè)版可以很容易地插入芯片，并且系統(tǒng)硬件可以從專業(yè)版變?yōu)槠胀ò?，但普通版本不能更改其硬件。在檢測到碰撞事故后，Tech-Air 將在45 ms 內(nèi)啟動(dòng)保護(hù)。這些氣囊系統(tǒng)曾經(jīng)只供兩輪精英使用，但其價(jià)格高昂，維修成本也是一般大眾消費(fèi)水平所不能接受的。

二是意大利的Ducati Motor Holding S.p.A.，NYSE：DMH（杜卡迪），杜卡迪公司聯(lián)合摩托車服裝生產(chǎn)商Dainese 開發(fā)了一款全新的可穿戴的安全系統(tǒng)，它就是Ducatl Multistrada D-Air。服裝由車內(nèi)的傳感器以及機(jī)車夾克內(nèi)的安全技能所組成。在車子行駛時(shí)，車內(nèi)的傳感器會(huì)自動(dòng)地檢測車子速度剎車等信息，接著通過Wifi 連接賽車服，在機(jī)車即將發(fā)生意外的時(shí)候，傳感器會(huì)提醒檢測到危險(xiǎn)，然后發(fā)出指令，在45 ms 之內(nèi)將安全氣囊彈出，從而減少車手關(guān)鍵部位的傷害。有兩個(gè)版本，一是競賽版，二是民用版。競賽版為了減重只對頸肩和鎖骨進(jìn)行保護(hù)，而民用版的則是能夠保護(hù)全身。市場售價(jià)折合人民幣1 4000 元。

另外，意大利的賽車安全服裝公司研發(fā)了一款帶有電子安全氣囊裝置的摩托車防護(hù)衣，該摩托車防護(hù)衣的充氣式氣囊配有多個(gè)電子感應(yīng)器探頭及電子系統(tǒng)，內(nèi)置有微型電池組和含氮混合氣體。當(dāng)摩托車發(fā)生碰撞事故時(shí)，這種防護(hù)衣的感應(yīng)器在0.05 ms 內(nèi)自動(dòng)把位于駕駛?cè)说念i部、上背部、肩部及胸部的安全控制氣囊打開，保護(hù)摩托車駕人者的肩部、鎖骨及頸部不受到碰撞傷害。

1.4 當(dāng)前安全騎行服的主要問題

綜上所述，目前市面上的摩托車騎行服絕大多的設(shè)計(jì)依賴于新材料、電子傳感器和微型電腦等高成本、高精度的裝置，沒考慮到這些高精度的儀器是否能夠在惡劣的環(huán)境下還能正常運(yùn)作。此外，由于騎行服過高的成本導(dǎo)致難以普及所有摩托車駕駛?cè)?。還由于氣囊的啟動(dòng)要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等這都是現(xiàn)有摩托車騎行服的主要問題。另外，現(xiàn)有的摩托車騎行服功能性過于單一，無法適應(yīng)越來越復(fù)雜的路況。

2 結(jié)構(gòu)介紹

2.1 基本結(jié)構(gòu)

新型警用騎行服在現(xiàn)有的警用騎行服的基礎(chǔ)上加入安全氣囊裝置和水上救援裝置。該騎行服的安全氣囊的觸發(fā)方式采用的是簡易的機(jī)械拉環(huán)拉動(dòng)撞針物理觸發(fā)裝置，該氣囊充氣的反應(yīng)為物理反應(yīng)，采用市面上廉價(jià)的二氧化碳?xì)怏w壓縮儲(chǔ)存在氣囊瓶里，通過簡單的物理觸發(fā)撞擊，讓氣囊內(nèi)被壓縮的氣體迅速充滿氣囊，形成緩沖層。

該騎行服分為兩層，第一層衣料的內(nèi)側(cè)固定連接有第二層衣料，第二層衣料與第一層衣料之間設(shè)置有中空層，中空層的內(nèi)部設(shè)置有若干組第一充氣囊，第一充氣囊之間均固定連接有充氣管道，第一層衣料的上方固定連接有衣服立領(lǐng)，衣服立領(lǐng)的外側(cè)固定連接有魔術(shù)貼，魔術(shù)貼與衣服立領(lǐng)之間設(shè)置有第二充氣囊，魔術(shù)貼的外側(cè)固定連接有第二儲(chǔ)氣瓶，第一層衣料的左右兩側(cè)均固定連接有衣袖。衣袖下擺處開出鋁合金圈小口，在小口處安裝手動(dòng)助力器，在使用手動(dòng)檔位時(shí)啟用助力器提供額外動(dòng)力，使點(diǎn)爆氣囊所需人力降低至15～20 N，方便及時(shí)開啟手動(dòng)擋下水施救。

2.2 安全氣囊

2.2.1 安全氣囊工作原理

在車輛發(fā)生碰撞事故時(shí)，安全氣囊主要用于保護(hù)摩托車駕駛?cè)说纳眢w。當(dāng)駕駛?cè)擞捎趹T性離開車輛的瞬間，安全氣囊的保險(xiǎn)繩帶動(dòng)球銷從座位上快速脫離，氣瓶坐內(nèi)的空心撞針將氣瓶擊穿。氣體能在0.5 s 內(nèi)從氣瓶充滿藏于衣服夾層內(nèi)的氣囊，就可以讓駕駛?cè)嗽诼涞厍靶纬梢粋€(gè)可以有效保護(hù)人體重要部位的安全氣囊，從而讓駕駛?cè)嗣馐艿礁髠Α?/p>

2.2.2 安全氣囊防護(hù)原理

安全氣囊運(yùn)用阻尼減震原理進(jìn)行防護(hù)，充氣后的氣囊可視為阻尼層。阻尼是指阻礙物體的相對運(yùn)動(dòng)、并把運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能或其他可以耗散能量的一種作用。固體振動(dòng)時(shí)，阻尼可使固體振動(dòng)的能量盡可能多地耗散在阻尼層中，從而達(dá)到緩沖的目的。

2.2.3 安全氣囊的設(shè)計(jì)

新型警用安全騎行服所設(shè)計(jì)的氣囊呈馬甲形狀，且將頸部、腰部等重要部位包裹，避免發(fā)生事故時(shí)的致命傷害，且在發(fā)生水情時(shí)可充當(dāng)一件臨時(shí)救生衣，其氣囊充氣后的形狀成馬甲形狀將頸部與腰部包圍。

2.3 多功能立領(lǐng)

多功能立領(lǐng)材質(zhì)與救生圈類似，在平時(shí)只是薄薄的一層呈長方形，然后長方形可被多次折疊呈一個(gè)細(xì)長方形呈衣領(lǐng)狀經(jīng)魔術(shù)貼粘貼騎行服頸部上充當(dāng)一個(gè)立領(lǐng)。

2.4 各部位材料組成

總體采用材料：熒光黃尼龍耐磨網(wǎng)眼面料，3M反光晶格可視反光材料，新型防刺耐磨材料，透氣網(wǎng)布，充氣氣瓶，ACF 極限緩沖材料，D30 材料，錦綸，300D 牛津布面料。

第一層采用防水防刺刀耐磨材料，在左右手腕處可根據(jù)自己的要求用袖扣調(diào)節(jié)袖子開口大小，衣服左右兩側(cè)也是可以用松緊帶調(diào)節(jié)松緊程度。

中空層有氣囊層。衣服左胸處有一個(gè)內(nèi)置氣囊瓶，可為前胸和后背的氣囊層快速充氣，立領(lǐng)處有一個(gè)可拆卸可折疊的充氣救生氣囊，救生氣囊的充氣方式是將氣囊瓶放進(jìn)折疊的救生氣囊里面，為救生氣囊迅速充氣。頸部的救生氣囊在未充氣時(shí)，折疊四次成一個(gè)長條形狀放在立領(lǐng)處，然后用魔術(shù)貼粘貼固定。

第二層采用延展性好，較為光滑的材料，穿著舒適有型無束縛感，且內(nèi)層有多功能口袋。

2.5 啟動(dòng)檔位

2.5.1 雙重?fù)跷?/p>

警用安全騎行服設(shè)有兩個(gè)擋位。一是手動(dòng)擋位，即是需要手動(dòng)開啟氣囊裝置的裝置。二是被動(dòng)擋位，即是需要由系于載具處的觸發(fā)裝置點(diǎn)爆氣囊的檔位。警用安全騎行服設(shè)有兩個(gè)氣囊瓶，一個(gè)裝在胸前（稱為A 瓶），另一個(gè)裝在肩上（稱為B 瓶）。A 瓶與騎行服的安全氣囊相連，A 瓶與一個(gè)拉環(huán)連接形成撞針式的觸發(fā)裝置，拉環(huán)隱藏在衣服內(nèi)側(cè)。氣囊瓶負(fù)責(zé)立領(lǐng)和氣囊服的充氣，當(dāng)拔出氣囊瓶蓋時(shí)，胸前的氣囊瓶較大，為保護(hù)駕駛者的安全氣囊充氣，氣囊瓶采用機(jī)械拉環(huán)撞針結(jié)構(gòu)與氣囊馬甲連接，在警用摩托車上用一根含有登山鎖扣的繩子與拉環(huán)連接。

另一個(gè)較小的氣囊瓶（B 瓶）不進(jìn)行連接，單獨(dú)放在肩上的一個(gè)隱藏式口袋，該氣囊瓶是立領(lǐng)的充氣裝置。因?yàn)榱㈩I(lǐng)體積本身不大，所需充氣體積小，所以氣囊瓶約有兩個(gè)指關(guān)節(jié)大小，體積小、方便民警攜帶。

2.5.2 設(shè)計(jì)意義

一是當(dāng)警員遇到落水人員時(shí)，警員可以拉動(dòng)馬甲式氣囊的充氣裝置，氣囊快速充氣形成保護(hù)警員自身的救生衣。在將魔術(shù)貼式立領(lǐng)撕下、展開，并使用置于騎行服肩部的微型充氣瓶（不超過兩節(jié)手指頭）對準(zhǔn)該囊插口充氣，在短時(shí)間內(nèi)形成一個(gè)滿足落水人員救生需要的救生氣囊。

二是保障警員自身安全，繩索在平時(shí)不需要時(shí)可卷起或收起放置，拉環(huán)連接后在事故發(fā)生時(shí)因人車分離從而將拉環(huán)拉開觸發(fā)氣囊，可在需要高速行駛的時(shí)候使用，對自身形成保護(hù)作用。在不需要的情況下拉環(huán)隱藏在衣服內(nèi)側(cè)，防止被他人惡意扯開觸發(fā)氣囊，衣服外有一個(gè)拉鏈口可將拉環(huán)拉出外面與警用摩托車連接。

3 主要功能

3.1 水上救援

警務(wù)人員在外出執(zhí)勤遇到落水人員時(shí)，可能會(huì)礙于無救援工具而不能進(jìn)行第一時(shí)間及時(shí)救援。針對該問題研究，新型警用安全騎行服的立領(lǐng)處設(shè)計(jì)了一個(gè)可拆卸式的魔術(shù)貼快速充氣裝置，并為安全氣囊設(shè)置了手動(dòng)啟動(dòng)模式，以便警務(wù)人員遇到落水群眾時(shí)及時(shí)救援。當(dāng)警務(wù)人員遇到落水人員時(shí)，警務(wù)人員可以拉動(dòng)馬甲式安全氣囊的充氣裝置，氣囊快速充氣形成保護(hù)警員自身的救生衣。立領(lǐng)快速充氣形成一個(gè)具有足夠浮力的物體，自身的氣囊服可手動(dòng)啟動(dòng)充氣，而后又可充當(dāng)臨時(shí)救生衣，可以下水將漂浮物送給落水者同時(shí)與其保持一定距離，既可救人也可以保護(hù)自身的安全。

3.2 碰撞保護(hù)

傳統(tǒng)的警用騎行服對重要關(guān)節(jié)部位缺少保護(hù)性措施，而新型警用安全騎行服加大了對重要關(guān)節(jié)的保護(hù)性，考慮在脆弱的關(guān)節(jié)處，如肘部、肩部等部位使用可拆卸式的D3O 非牛頓流體材料增強(qiáng)對關(guān)節(jié)的保護(hù)，降低地面摩擦對關(guān)節(jié)的損害，大大提高了安全性。警員在穿上新型警用安全騎行服發(fā)生意外事故時(shí)，通過簡易的機(jī)械拉環(huán)拉動(dòng)撞針物理觸發(fā)裝置對氣囊體進(jìn)行充氣，由于馬甲式安全氣囊本體的前胸部延伸至安全騎行服本體的背部。因此在發(fā)生意外時(shí)，能夠?qū)︸{駛員的胸前及腰部等關(guān)鍵部位進(jìn)行有效保護(hù)、安全性佳。

4 結(jié)語

新型警用安全騎行服自帶部分護(hù)具，第一層在外觀上保留原警用騎行服外觀，而在內(nèi)部縫合魔術(shù)貼，通過該魔術(shù)貼來固定防護(hù)層及氣囊層。第二層通過使用兩面具有魔術(shù)貼的輕便防刺布料，使用比較厚且粗糙的夾層布，在其夾層部位添加陶瓷片以達(dá)到防刺的目的。第三層計(jì)劃放置氣囊層，氣囊層將放置安全氣囊服。騎行服衣領(lǐng)處的立領(lǐng)將改裝為隨身救生圈，計(jì)劃在立領(lǐng)處添加夾層，在領(lǐng)口添加兩個(gè)暗扣以固定夾層，夾層中內(nèi)置現(xiàn)有救生腰帶的氣囊圈部分。

文章對現(xiàn)有的摩托車安全騎行服的缺陷進(jìn)行剖析，結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的產(chǎn)品，進(jìn)一步探索與革新，讓警用安全騎行服借助新的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)事故防護(hù)能力大幅度提升、適用范圍大幅度增加。通過研究現(xiàn)實(shí)痛點(diǎn)問題并提出解決方案，提高了機(jī)關(guān)的戰(zhàn)斗力，保護(hù)了一線民警的生命安全，提高了一線民警的應(yīng)急能力，面對突發(fā)事件能夠?yàn)槊窬峁┌踩Ｕ虾途仍ぞ?，助力了科技的?chuàng)新與發(fā)展。