孟曉東，鄭靜晨，李明，孫偉長(zhǎng)，徐冬，楊林波，趙喆，郝昱文，李曉雪

1.武警總醫(yī)院，北京 100039；2.南陽(yáng)二機(jī)石油裝備集團(tuán)股份有限公司，河南 南陽(yáng) 473006；3.南陽(yáng)二機(jī)車輛制造有限公司，河南 南陽(yáng) 473006

引言

機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)、能快速展開部署的車載醫(yī)療方艙十分適合我國(guó)衛(wèi)勤救援的現(xiàn)狀，但是現(xiàn)有的方艙擴(kuò)展效率低、擴(kuò)展面積不大無(wú)法滿足我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)勤保障的需要，因此我們研制出一種具有大擴(kuò)展比的車載醫(yī)療方艙[1-7]。此車載醫(yī)療方艙主要包括：底盤、車廂、左擴(kuò)展模塊、右擴(kuò)展模塊、副車架、滑道、電動(dòng)調(diào)平支腿[8]，整車見圖1。為了方便運(yùn)輸，車輛運(yùn)輸或行駛時(shí)左右擴(kuò)展模塊收縮在車廂內(nèi)；擴(kuò)展時(shí)無(wú)需裝卸，3～6人即可完成左右擴(kuò)展模塊自動(dòng)展開，操作簡(jiǎn)單，大大地提高了車載方艙的運(yùn)行效率[9]。滑道與電動(dòng)調(diào)平支腿作為方艙支撐調(diào)平系統(tǒng)[10-13]中重要的部分共同支撐著擴(kuò)展模塊，現(xiàn)有的滑道為整體式，無(wú)法隨車運(yùn)載，而且滑道需要人工進(jìn)行擴(kuò)展、回收，效率低下，因此設(shè)計(jì)出適用于大擴(kuò)展比車載醫(yī)療方艙的滑道很有必要。

本文研究設(shè)計(jì)的大擴(kuò)展比車載醫(yī)療方艙滑道是一種能快速動(dòng)作的多級(jí)抽拉平面滑道，能在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)展開和撤收，為大擴(kuò)展比車載醫(yī)療方艙擴(kuò)展模塊提供穩(wěn)定的支撐。

圖1 車載醫(yī)療方艙

1 現(xiàn)狀及特點(diǎn)

1.1 現(xiàn)狀

滑道作為車載醫(yī)療方艙支撐系統(tǒng)中重要的組成部分，在方艙擴(kuò)展時(shí)起著十分重要的作用?；酪话愎灿袃山M（圖2），通常采用高強(qiáng)度方鋼，安裝在廂體一側(cè)底部[14]，對(duì)醫(yī)療方艙擴(kuò)展部分起著定位和支撐作用。我國(guó)對(duì)車載方艙滑道的研究起步比較晚、研究投入比較少，適用于大擴(kuò)展比車載醫(yī)療方艙的滑道產(chǎn)品種類較少。

圖2 滑道位置示意圖

1.2 特點(diǎn)

目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的滑道在安裝時(shí)需要人員對(duì)滑道及其附件分組按編號(hào)順序安裝[15]，都存在著結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足、展收效率低等缺點(diǎn)，無(wú)法滿足大擴(kuò)展比車載醫(yī)療方艙的使用需要。而且大多數(shù)的滑道完全伸展開時(shí)是非平面，不能保證車載醫(yī)療方艙擴(kuò)展艙下底面水平，影響醫(yī)療方艙的單獨(dú)使用。

2 大擴(kuò)展比車載醫(yī)療方艙滑道的研究與設(shè)計(jì)方案

2.1 整體構(gòu)想

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的車載醫(yī)療方艙的特點(diǎn)及我國(guó)軍隊(duì)醫(yī)療保障系統(tǒng)的需要，我們研究設(shè)計(jì)了一種適用于大擴(kuò)展比車載醫(yī)療方艙的多級(jí)平面滑道。通過滑道的伸展對(duì)車載醫(yī)療方艙擴(kuò)展區(qū)域進(jìn)行支撐，并引導(dǎo)醫(yī)療方艙擴(kuò)展模塊的快速擴(kuò)展、定位，各條滑道由支腿支撐并調(diào)平。通過控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)滑道的自動(dòng)擴(kuò)展與回收。

抽拉滑道比較節(jié)約空間，各級(jí)抽拉滑道都在固定滑道內(nèi)。車載醫(yī)療方艙只需在副車架中預(yù)留出固定滑道的位置，十分適用于整裝整卸[16]，所以我們選擇設(shè)計(jì)一種可以抽拉的多級(jí)平面滑道。

與其他驅(qū)動(dòng)方式相比，通過齒輪、齒條和電機(jī)展收滑道更易實(shí)現(xiàn)，而且電機(jī)控制動(dòng)作平穩(wěn)、安全，容易實(shí)現(xiàn)精確定位。

調(diào)平支腿主要有液壓和機(jī)械（螺桿）支撐兩種形式，其中機(jī)械形式高度調(diào)節(jié)比較精準(zhǔn)，且便于自鎖，不宜發(fā)生沉降?？紤]到擴(kuò)展方艙內(nèi)的移動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備需要有較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的操作平臺(tái)，且方艙展開時(shí)需要快速、高精度的調(diào)平。所以我們?cè)O(shè)計(jì)采用機(jī)械支腿，自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)選用電動(dòng)型平衡支撐系統(tǒng)，工作電壓為直流24 V。

2.2 具體設(shè)計(jì)內(nèi)容

我們?cè)O(shè)計(jì)了一種可以電動(dòng)抽拉的C型多級(jí)滑道。每條滑道主要由固定滑道、各級(jí)抽拉滑道、電動(dòng)調(diào)平支腿、電機(jī)、齒條、控制系統(tǒng)等組成，每級(jí)抽拉滑道由電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒條控制滑道展開和收回。每條滑道安裝于副車架上，在行車狀態(tài)下抽拉滑道收縮于固定滑道中；車輛停穩(wěn)后，在醫(yī)療方艙擴(kuò)展前,固定在車架上的主支腿伸出將車輛支離地面并調(diào)平，然后逐級(jí)伸出抽拉滑道，每級(jí)抽拉滑道由各級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)各級(jí)齒條張開。在每級(jí)滑道伸展到位后，安裝在每級(jí)滑道上的機(jī)械支腿自動(dòng)伸出、支撐滑道并且進(jìn)行調(diào)平。在滑道回收時(shí)，先把最外側(cè)的支腿收回，隨后收縮最外一級(jí)的滑道，然后依次回收內(nèi)側(cè)的滑道支腿及滑道，直至滑道完全收回副車架下?？刂葡到y(tǒng)可以在一個(gè)面板上操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑道擴(kuò)展、調(diào)平、回收的全過程自動(dòng)控制，最大程度上減少了人工操作。

2.2.1 滑道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

滑道的結(jié)構(gòu)示意圖（圖3），三級(jí)抽拉滑道安裝在二級(jí)抽拉滑道內(nèi)，二級(jí)抽拉滑道安裝在一級(jí)抽拉滑道內(nèi)，一級(jí)抽拉滑道安裝在固定滑道內(nèi)。每級(jí)滑道之間都安裝有側(cè)滑塊和下滑塊，齒條安裝在每級(jí)抽拉滑道的下部，電機(jī)和電動(dòng)調(diào)平支腿安裝在每級(jí)抽拉滑道的前端。

圖3 滑道裝配示意圖

滑道裝配示意圖，見圖4。

圖4 滑道裝配示意圖

滑道完全擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)圖，見圖5。

每級(jí)抽拉滑道側(cè)滑塊通過螺栓固定在各級(jí)滑道上，在抽拉滑道伸縮過程中起著支撐和定位的作用。此外每級(jí)抽拉滑道下方都有前后下滑塊,前下滑塊用螺栓固定在上一級(jí)滑道內(nèi)前端，后下滑塊固定在每級(jí)抽拉滑道下部尾端。前后下滑塊不僅起著支撐滑道的作用，還起著定位作用防止抽拉滑道越位。

圖5 滑道完全擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)圖

考慮到車載醫(yī)療方艙有可能在環(huán)境惡劣、地形復(fù)雜、多種氣候條件中工作，一旦電力、油料供應(yīng)缺乏或者滑道控制、動(dòng)力系統(tǒng)損壞，滑道就無(wú)法正常工作從而影響醫(yī)療方艙的正常使用。因此我們?cè)跀U(kuò)展電機(jī)和支腿電機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)部分增加了一個(gè)手動(dòng)口（圖6～7）。在滑道電機(jī)和支腿電機(jī)無(wú)法工作時(shí)，增加的手動(dòng)口可以方便進(jìn)行人工伸縮滑道和調(diào)平支腿。

圖6 擴(kuò)展電機(jī)手動(dòng)口示意圖

圖7 電動(dòng)調(diào)平支腿手動(dòng)口示意圖

2.2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

滑道控制系統(tǒng)主要由PLC、擴(kuò)展電機(jī)、支腿電機(jī)、雙軸傳感器、限位開關(guān)、操作面板等組成：PLC是滑道控制系統(tǒng)的核心，控制著滑道動(dòng)作的順序；擴(kuò)展電機(jī)收擴(kuò)每級(jí)抽拉滑道；支腿電機(jī)支撐調(diào)平每級(jí)抽拉滑道；雙軸傳感器檢測(cè)每條支腿的水平狀態(tài)；限位開關(guān)對(duì)每級(jí)抽拉滑道進(jìn)行定位；操作面板控制著滑道的動(dòng)作。

滑道伸展過程的主要技術(shù)路線圖，見圖8，滑道伸展前收擴(kuò)系統(tǒng)[17]首先自檢，然后一級(jí)擴(kuò)展電機(jī)工作驅(qū)動(dòng)伸出一級(jí)抽拉滑道，一級(jí)抽拉滑道伸展到位后，一級(jí)抽拉滑道支腿電機(jī)才能工作伸出支撐地面并調(diào)平；隨后二級(jí)擴(kuò)展電機(jī)工作驅(qū)動(dòng)伸出二級(jí)抽拉滑道，二級(jí)抽拉滑道伸展到位后，二級(jí)抽拉滑道支腿電機(jī)才能工作伸出支撐地面并調(diào)平；最后三級(jí)擴(kuò)展電機(jī)工作驅(qū)動(dòng)伸出三級(jí)抽拉滑道，三級(jí)抽拉滑道伸展到位后，三級(jí)抽拉滑道支腿電機(jī)才能工作伸出支撐地面并調(diào)平?；赖纳炜s和電動(dòng)調(diào)平支腿的支撐、調(diào)平控制集成在一個(gè)液晶控制屏上，實(shí)現(xiàn)了一鍵控制所有動(dòng)作。

圖8 技術(shù)路線圖

3 應(yīng)用及特點(diǎn)

3.1 應(yīng)用

針對(duì)滑道受力最為嚴(yán)重的3種情況我們分別經(jīng)過ANSYS分析發(fā)現(xiàn)：① 一級(jí)抽拉滑道剛伸展到位，二、三級(jí)滑道未伸出時(shí)（工況1）滑道最大應(yīng)力為34.8 Mpa，見圖9；② 滑道完全展開到位，擴(kuò)展艙伸展到一級(jí)滑道中間時(shí)（工況2）滑道最大應(yīng)力為48.8 Mpa，見圖10；③ 擴(kuò)展艙完全展開到位時(shí)（工況3）滑道最大應(yīng)力為38.1 Mpa，見圖11。經(jīng)過分析可知滑道強(qiáng)度滿足醫(yī)療方艙需要，我們正在進(jìn)行相關(guān)實(shí)物樣機(jī)制作，并應(yīng)用在制作中的大擴(kuò)展比車載醫(yī)療方艙上，滑道展開效果圖，見圖12。

圖9 工況1時(shí)滑道應(yīng)力圖

圖10 工況2時(shí)滑道應(yīng)力圖

圖11 工況3時(shí)滑道應(yīng)力圖

圖12 滑道展開效果圖

滑道的主要技術(shù)參數(shù)，見表1。該種滑道不僅可以使用在醫(yī)療擴(kuò)展方艙上還可以使用在軍用指揮擴(kuò)展方艙、通信擴(kuò)展方艙、生活保障擴(kuò)展，方艙更可以使用在民用擴(kuò)展領(lǐng)域，如車載擴(kuò)展別墅、房車、通信車上。

表1 滑道技術(shù)參數(shù)

3.2 主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)伸展、收縮滑道。在正常情況下旁接電源為控制系統(tǒng)提供電力。在無(wú)電源或電機(jī)損壞的緊急情況下，可以實(shí)現(xiàn)人工手動(dòng)抽拉滑道保證醫(yī)療方艙的正常擴(kuò)展。提高系統(tǒng)的耐用性、自救性、抗損性、可靠性及性價(jià)比。

（2）滑道可以在多種地形環(huán)境下使用。既可以在平坦地域內(nèi)使用，又可以在狹窄崎嶇的環(huán)境中使用。在地形較為狹窄，無(wú)法保證方艙全部展開的情況下，滑道可以選擇只展開1級(jí)滑道或1、2級(jí)滑道，此時(shí)，擴(kuò)展艙只需展開1個(gè)擴(kuò)展模塊或2個(gè)擴(kuò)展模塊，也能實(shí)現(xiàn)車載醫(yī)療方艙的主要功能。

（3）滑道可以適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。由于滑道結(jié)構(gòu)采用的是可抗低溫、抗鹽霧等的材料，所以其抵抗強(qiáng)風(fēng)、高溫、低溫的性能比較優(yōu)異。

（4）滑道穩(wěn)定性比較好?；揽梢耘c支腿組合共同對(duì)車載醫(yī)療方艙的擴(kuò)展模塊起著穩(wěn)固的支撐作用，支腿可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找平，降低了由于滑道不平帶來(lái)的各種風(fēng)險(xiǎn)。

（5）滑道節(jié)約空間。每級(jí)抽拉滑道都可以被回收到固定滑道內(nèi)，所以其空間利用率較高。車載醫(yī)療方艙不用預(yù)留一定的空間，滑道也不會(huì)對(duì)車載系統(tǒng)造成干涉。

（6）滑道動(dòng)作平穩(wěn)。每級(jí)滑道由每級(jí)齒輪電機(jī)控制，滑道動(dòng)作比較平穩(wěn)、精準(zhǔn)。

（7）滑道使用壽命長(zhǎng)。滑道不易發(fā)生變形、干涉，使用壽命和無(wú)故障擴(kuò)展撤收次數(shù)比較高。

（8）滑道拆裝檢修維護(hù)方便。滑塊與滑道之間是通過螺栓連接，所以滑道拆裝更換比較方便，如果滑道、滑塊出現(xiàn)問題可以方便更換。

4 結(jié)論

本文提出了一種適用于大擴(kuò)展比車載醫(yī)療方艙的C型多級(jí)抽拉平面滑道。該種滑道的應(yīng)用可以使車載醫(yī)療方艙擁有更大的擴(kuò)展區(qū)域，并且有效提高了車載醫(yī)療方艙快速展開救援的能力。該滑道的研制可以推動(dòng)車載醫(yī)療方艙整體的發(fā)展，進(jìn)而全面提升我國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)、次生災(zāi)害緊急救援現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)療質(zhì)量和水平。多級(jí)抽拉平面滑道作為一個(gè)支撐平臺(tái)在滿足救援醫(yī)療需求的基礎(chǔ)上，還可被利用在移動(dòng)民房、應(yīng)急通信車擴(kuò)展上，帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 段利達(dá),安琳.野戰(zhàn)醫(yī)療方艙車使用管理應(yīng)把握的問題[J].汽車運(yùn)用,2017,(2):24-25.

[2] 王科鋒.一種擴(kuò)展方艙的擴(kuò)展機(jī)構(gòu):中國(guó),CN201817911U[P].2011-05-04.

[3] 李豫,李巍然.野戰(zhàn)醫(yī)療方艙的不足及改進(jìn)建議[J].實(shí)用醫(yī)藥雜志,2009,26(8):69-70.

[4] 樊毫軍,于寶國(guó),侯世科.武警方艙醫(yī)院的研制與實(shí)踐[J].中華災(zāi)害救援醫(yī)學(xué),2013,1(1):5-10.

[5] 劉磊漢,林村河,王苓,等.以第二代醫(yī)療方艙為依托的野戰(zhàn)醫(yī)院快速展開[J].解放軍醫(yī)院管理雜志,2008,15(6):525-526.

[6] 梁林,馬林,楊金柱,等.一種新型大擴(kuò)展比的擴(kuò)展型方艙:中國(guó),CN204150130U[P].2015-02-11.

[7] 梅鐵剛,吳秋菊,徐全波,等.一擴(kuò)六擴(kuò)展方艙:中國(guó),CN20144-2537U[P].2010-04-28.

[8] 宋振民,李雅娟,張?zhí)?等.抽拉式聯(lián)動(dòng)擴(kuò)展方艙:中國(guó),200520090625[P].2006-6-7.

[9] 孟曉東,鄭靜晨,王藩,等.武警智能拓展車載方艙醫(yī)院的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2015,36(10):27-29.

[10] 鄭靜晨,王藩,任偉,等.一種智能擴(kuò)展方艙醫(yī)院:中國(guó),CN2013-10177031.X[P].2013-9-18.

[11] 張朝文,劉金山.一種三支腿平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)機(jī)械,2015,(24):52-53.

[12] 黃超,何海燕,李立新.一種支腿自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的制作方法:中國(guó),202983005U[P].2013-06-12.

[13] 伍漢清,夏建滿,李秀良,等.多級(jí)擴(kuò)展指揮方艙的技術(shù)設(shè)計(jì)[J].方艙與地面設(shè)備,2010,(4):9-12.

[14] 李秀良,夏建滿.多級(jí)聯(lián)動(dòng)雙向擴(kuò)展方艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].商用汽車,2013,32(4):55-57.

[15] 郭振東,伍漢清,夏建滿,等.多級(jí)擴(kuò)展方艙:中國(guó),CN2018-49539U[P].2011-06-01.

[16] 王雪麗.醫(yī)療方艙車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述[J].專用汽車,2014,(5):96-99.

[17] 姜文剛,尚捷,鄧志良,等.方艙自動(dòng)收擴(kuò)系統(tǒng)研制[J].電氣自動(dòng)化,2005,27(3):70-72.