徐新喜，高振海，蘇 琛，崔向東，譚樹(shù)林

（軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院 衛(wèi)生裝備研究所,天津 300161）

某履帶式衛(wèi)生急救車(chē)主要用于通過(guò)各種復(fù)雜地形（山地、叢林、沙漠、沼澤、水稻田、冰雪地等）運(yùn)送傷病員，并對(duì)傷病員實(shí)施除顫、監(jiān)護(hù)、輸液、供氧、包扎、止血等途中緊急救治。整車(chē)由鉸接轉(zhuǎn)向全地形履帶式底盤(pán)和傷病員運(yùn)送、急救功能模塊組成，功能模塊采用大板車(chē)廂結(jié)構(gòu)形式。

該車(chē)運(yùn)送、急救傷病員途中，振動(dòng)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(dòng)控制措施，降低行車(chē)途中從履帶底盤(pán)到擔(dān)架—人體的振動(dòng)傳遞，提高傷病員的乘臥舒適性。

1 振動(dòng)控制措施

在履帶底盤(pán)行走系統(tǒng)減振的基礎(chǔ)上，對(duì)上裝的傷病員運(yùn)送、急救功能模塊（車(chē)廂）采取了兩級(jí)減振措施：第一級(jí)減振是在履帶底盤(pán)縱梁與車(chē)廂底板間對(duì)稱(chēng)加裝4個(gè)橡膠阻尼減振器，見(jiàn)圖1，以降低從履帶底盤(pán)到車(chē)廂底板的振動(dòng)傳遞；第二級(jí)減振是在車(chē)廂內(nèi)左右兩側(cè)擔(dān)架臺(tái)與車(chē)廂底板間各對(duì)稱(chēng)加裝4個(gè)三自由度零剛度減振器，見(jiàn)圖2，以降低從車(chē)廂底板到擔(dān)架—人體的振動(dòng)傳遞。兩級(jí)減振裝置，安裝位置如圖3、圖4所示。

2 振動(dòng)控制效果

在河北懷來(lái)某車(chē)輛工程檢測(cè)試驗(yàn)中心，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[1―3]對(duì)某履帶式衛(wèi)生急救車(chē)進(jìn)行了多種工況的振動(dòng)測(cè)試，經(jīng)信號(hào)采集、處理、分析，分別獲得了兩根值，評(píng)價(jià)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(jí)減振的減振效率和臥姿人體兩次計(jì)權(quán)加速度均方振動(dòng)測(cè)試時(shí)，在履帶底盤(pán)縱梁放置垂向加速度傳感器，在車(chē)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(yàn)車(chē)輛保持穩(wěn)速行駛，水泥混凝土路試驗(yàn)車(chē)速為30 km/h、40 km/h、50 km/h，砂石路試驗(yàn)車(chē)速為20 km/h、30 km/h、40 km/h，起伏土路試驗(yàn)車(chē)速為15 km/h，越野路試驗(yàn)車(chē)速為18 km/h；采樣頻率為250 Hz，低通頻率為100 Hz，樣本記錄時(shí)間為3 min[4，5]。由路面激勵(lì)產(chǎn)生的隨機(jī)振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)車(chē)輛的濾波放大后傳至試驗(yàn)對(duì)象，激勵(lì)安裝在試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)位置的加速度傳感器，響應(yīng)信號(hào)經(jīng)抗混濾波放大器放大后，輸入信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并記錄。試驗(yàn)儀器連接如圖5所示。

圖5 試驗(yàn)儀器連接框圖Fig.5 Connection of test instrument

2.1 兩級(jí)減振的減振效率

以履帶底盤(pán)縱梁傳感器所采集的振動(dòng)信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，以車(chē)廂地板左、右兩個(gè)傳感器所采集的振動(dòng)信號(hào)作為響應(yīng)信號(hào)，計(jì)算得到第一級(jí)減振的減振效率如圖6所示。從圖中可以看出，由履帶底盤(pán)傳遞到車(chē)廂底板的振動(dòng)衰減了61%～79%，特別是在越野路行駛（車(chē)速18 km/h）時(shí)的減振效率能達(dá)到76%，說(shuō)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(chē)廂底板左、右兩個(gè)傳感器所采集的振動(dòng)信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，以同側(cè)對(duì)應(yīng)的臥姿乘員頭部傳感器所采集的振動(dòng)信號(hào)作為響應(yīng)信號(hào)，計(jì)算得到第二級(jí)減振的減振效率如圖7所示。從圖中可以看出，由車(chē)廂底板傳遞到擔(dān)架臺(tái)上臥姿人體的振動(dòng)衰減了43%～79%，特別是在越野路行駛（車(chē)速18 km/h）時(shí)的減振效率能達(dá)到55%，說(shuō)明零剛度減振器明顯降低了振動(dòng)強(qiáng)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(chē)平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法》，計(jì)算、分析傷病員的乘臥舒適性。先計(jì)算采樣信號(hào)的1/3倍頻帶加速度均方根值，再計(jì)算各中心頻率下頭部、臀部的部位計(jì)權(quán)加速度均方根值和頻率計(jì)權(quán)加速度均方根值，最后根據(jù)臥姿人體兩次計(jì)權(quán)加速度均方根值axbhw、按照表1所示舒適性等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]。

以砂石路30 km/h工況為例，振動(dòng)測(cè)試獲得的臥姿人體平順性試驗(yàn)1/3倍頻程譜如圖8所示，計(jì)算得到臥姿人體兩次計(jì)權(quán)加速度均方根值axbhw為0.443 m/s2，舒適性等級(jí)為2級(jí)“舒適”。依此類(lèi)推，獲得幾種不同工況下傷病員的乘臥舒適性計(jì)算、評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。

圖8 砂石路30 km/h臥姿人體平順性試驗(yàn)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(dòng)舒適性等級(jí)Tab.1 Grade of vibration comfort for supine body

3 結(jié)語(yǔ)

采取兩級(jí)減振措施，可有效控制某履帶式衛(wèi)生急救車(chē)運(yùn)送、急救傷病員途中從履帶底盤(pán)到車(chē)廂底板、再到臥姿人體的振動(dòng)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(jí)減振效率達(dá)到了61%～79%，零剛度減振器的二級(jí)減振效率達(dá)到了43%～79%；臥姿人體兩次計(jì)權(quán)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(jí)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(píng)價(jià)結(jié)果Tab.2 Evaluation results for ride comfort of the wounded(supine body)

[1]GJB59.15裝甲車(chē)輛試驗(yàn)規(guī)程―野外振動(dòng)試驗(yàn)[S].國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，1988.

[2]GB4970汽車(chē)平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1985.

[3]QC/T677臥鋪客車(chē)平順性隨機(jī)輸入行駛試驗(yàn)方法[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

[4]余志生.汽車(chē)?yán)碚摚ǖ?版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[5]蘇 琛.機(jī)動(dòng)衛(wèi)生裝備艙室空氣質(zhì)量及振動(dòng)環(huán)境與人體舒適性、工效性、安全性關(guān)系研究[D].北京：軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院，2011.