摘要：研究了一款基于輕型客車的監(jiān)護型救護車的相關(guān)設(shè)計內(nèi)容。首先，設(shè)計考慮了舒適性、安全性和操作便捷性。該車配備擔架、輸液、護理等功能裝備，并采用LED警燈和照明系統(tǒng)；醫(yī)療艙設(shè)計靈活，電氣系統(tǒng)配備警示設(shè)備和合理的線束布線；整體設(shè)計滿足醫(yī)療急救的需求，提供一個安全、舒適、功能齊全的救護車。其次，介紹救護車的設(shè)備選型，包括自動上車擔架、鏟式擔架、氧氣系統(tǒng)、燃油水暖加熱器、逆變充電一體機、雙向監(jiān)視系統(tǒng)等；同時進行配重設(shè)計和載荷分析，確保了整車性能和穩(wěn)定性。最后，對救護車配電系統(tǒng)進行全面的分析和設(shè)計，重點考慮上裝設(shè)備和底盤車電氣系統(tǒng)在不同工況下的用電需求，以及發(fā)電機的輸出功率和電池的充放電情況；通過對不同工況下的用電需求分析，確保救護車在各種情況下都能保持電力供應(yīng)的安全和可靠性。

關(guān)鍵詞：救護車；車載櫥柜系；電器控制

中圖分類號：U462 收稿日期：2024-05-20

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.09.013

1 監(jiān)護型救護車概述

該監(jiān)護型救護車是以“輕型客車”為基礎(chǔ)車型而專業(yè)設(shè)計的一款監(jiān)護型救護車，配備有擔架、輸液、護理、供氧、供電、換氣、照明、警示等功能裝備，配置了醫(yī)用操作臺、藥材器械柜、氧氣瓶柜、長條座柜等車載櫥柜系統(tǒng)。該車可以滿足全國范圍內(nèi)部隊相關(guān)醫(yī)療機構(gòu) “平時傷病員的急救和轉(zhuǎn)運”等戶外長時期作業(yè)的需求。監(jiān)護型救護車醫(yī)療艙空間寬敞、布局合理、使用方便、安全耐用、結(jié)構(gòu)經(jīng)湊，艙內(nèi)采用左右布局為主、上下布局為輔的立體式布局，醫(yī)用操作平臺、藥材器械柜、氧氣瓶柜布局科學合理，使用操作簡潔方便，滿足醫(yī)護人員工作需要。

在設(shè)計的過程中，整個車輛的各種軟硬件應(yīng)符合相關(guān)的國家標準 [1]。車輛的各項配置以滿足急救人員救治及運送病員需要為原則，操作和維護簡捷、方便、易用。此外，具備高可靠和高穩(wěn)定運行能力，并有較強的承載能力。在設(shè)備、車輛和人身安全上具有較高的保障。根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求[2]，該款監(jiān)護型救護車選用了國產(chǎn)底盤“輕型客車”為基礎(chǔ)車型。主要特點如下幾點：

a.環(huán)境適應(yīng)性強：在海拔3 500 m以下，氣溫在-40～45 ℃之間，相對濕度15%～90%RH環(huán)境下可以正常工作。

b.高效的動力性能：采用的發(fā)動機，動力強勁，耐久可靠。排量2.2 L，功率100 kW，扭矩355 N·m；升功率與升扭矩皆高于同等級產(chǎn)品，壓電晶體噴油器更使得該車型動力響應(yīng)速度更快，爆發(fā)力超強；變速箱在低速一、二擋位時，采用先進的三錐面同步器技術(shù)，減小換擋阻力，換擋順暢清晰，操控平順。

c.極致的安全性：配備有四輪碟剎、ABS+EBD系統(tǒng)、可視倒車輔助系統(tǒng)、3H高強車身、雙安全氣囊、高智能防盜鑰匙、全車安全帶等多項安全配置。

d.舒適的駕乘性：動力強勁、NVH低噪聲、液壓助力轉(zhuǎn)向、麥弗遜式前獨立懸掛、變截面鋼板彈簧后非獨立懸掛。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 外觀設(shè)計

采用專用鐵制沖壓成形頂蓋，圖1展示在頂蓋前部設(shè)有前頂風翼及LED鉆石警燈總成。尾翼設(shè)有藍色角爆閃總成、高位藍色爆閃燈和倒車攝像頭。車頂左右兩側(cè)及尾部分別配備藍紅爆閃和照明一體式的LED燈，整車全方位具有警示效果，駕駛內(nèi)安裝有警報器系統(tǒng)，保證明顯警示效果的同時可提供場外活動需要。除駕駛艙小葉窗玻璃窗外，其他玻璃車窗均貼太陽膜，整車外觀貼救護車彩條，并在左右尾門及前引擎蓋上貼紅十字救護標識。整車采用質(zhì)輕強度高沖壓成形頂蓋，內(nèi)部采用高強度骨架制作；車身頂蓋內(nèi)部噴涂具有保溫隔熱的聚氨酯材料；通過隔熱降噪處理提升整理的安全性能和舒適性能。

2.2 駕駛艙設(shè)計

司機座椅和雙人副司機座椅，均配三點式安全帶。在駕駛艙，安裝有警燈警報器系統(tǒng)的控制器，方便操作。同時，駕駛艙安裝有電器控制開關(guān)、逆變器、監(jiān)控顯示屏、對講機前話麥，如圖2所示。

2.3 醫(yī)療艙設(shè)計

圖3展示出醫(yī)療艙中部為病員區(qū)，布置了一副自動上車擔架。上車擔架區(qū)域配備上車導板和不銹鋼地板防護，有利于輔助擔架上下車、保護該區(qū)域地板。 在醫(yī)療艙左側(cè)設(shè)計有左前醫(yī)療器械柜和左后氧氣瓶柜，氧氣瓶柜內(nèi)集成了氧氣瓶、供氧系統(tǒng)及供氧集中開關(guān)面板。左前醫(yī)療器械柜集成了電氣控制薄膜開關(guān)面板、電源插座等、暖風機等，電器高度集成，方便人員對設(shè)備操作同時最大化、合理化的利用車內(nèi)空間。在醫(yī)療艙右側(cè)設(shè)計有單人座椅及三人長條坐柜，可滿足四人同時乘坐，單人座椅上配有1套三點式安全帶及坐柜配有3套坐柜安全帶。在醫(yī)療艙頂部設(shè)抗菌扶手桿、吸排氣功能的換氣扇、折疊式輸液掛鉤、照明燈、可調(diào)節(jié)角度的局部射燈、紫外線消毒燈、對講機揚聲器及話麥。醫(yī)療艙內(nèi)空高度為1 800 mm，扶手桿可滿足車行駛下護理人員的行走及安全需要。在醫(yī)療艙前部，緊貼隔板后部設(shè)計有全封閉的中隔斷和三點式安全帶的醫(yī)生看護座椅，中隔斷上設(shè)計后空調(diào)開關(guān)，方便醫(yī)療艙控制使用空調(diào)。隱藏式鏟式擔架。鏟式擔架可從側(cè)拉門方向取放，充分利用了車內(nèi)有限的空間，方便工作使用。圖4展示車身左側(cè)醫(yī)療器械柜臺面安裝有三套鋁合金通用性設(shè)備支架，可滿足常規(guī)除顫監(jiān)護儀、呼吸機、吸引器等不同型號醫(yī)療設(shè)備安裝需求。

3 電氣設(shè)計

3.1 警示設(shè)備

圖5展示車頂前部安裝整體嵌入式LED爆閃警燈，車身左右兩側(cè)安裝有兩只紅藍爆閃及照明一體化燈具，尾部安裝兩只紅藍爆閃和照明一體化燈具，可有效警示兩側(cè)及尾部的行人和車輛，兩側(cè)及尾部安裝有照明燈則可滿足夜間駐車的緊急照明要求，符合GB 13954—2009《警車、消防車、救護車、工程救險車標志燈具》[3]。警報器符合GB 8108《車用電子警報器》的要求[4]。

3.2 照明

監(jiān)護型救護車選擇單級逆變器（工頻逆變器），1 200 W充電逆變器一體機，變壓器工作在工頻（50 Hz），具有較強的負載適應(yīng)能力，具備適應(yīng)感性負載沖擊的能力。它提供保障全車所有設(shè)備有持續(xù)、穩(wěn)定、可靠的電源供應(yīng)。車身外部兩側(cè)和尾部安裝有和爆閃一體式的照明燈（單獨開關(guān)控制），可滿足駐車的緊急照明要求；內(nèi)部有兩組照明燈，其中1組采用門控控制，并加裝2只針對病人區(qū)輸液和局部搶救用的射燈，所選換氣扇帶有LED小夜燈，滿足夜晚監(jiān)護功能。

3.3 線束布線

監(jiān)護型救護車內(nèi)主要有直流電源線、交流電源線、音視頻線和控制信號線4種線纜?？刂菩盘柧€采用屏蔽線；視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用高清攝像機，所以音視頻線采用超五類網(wǎng)線和VGA視頻線，具備較高的抗干擾能力。這4種線纜的電磁特性和機械特性都不一樣，在布置線纜時根據(jù)線纜的種類和線纜所在位置采取相應(yīng)的布線措施，體現(xiàn)在以下兩個方面：

a.線束有依托，相對固定，在車輛行駛的過程中不能搖來晃去。避免車輛顛簸、加速、制動時線束受力、插頭受力，影響插接件的電氣性能。相鄰固定點之間的距離不大于300 mm。線束內(nèi)的導線平行不交叉（雙絞線除外）。b.直流電源線、交流電源線、音視頻線和控制信號線分開布置，不能分開布置的，垂直交叉布置。沿著行車方向布線時，后裝線束盡量和原車線束一起，方便后期維護。沿著垂直于行車方向布線時，后裝線束貼靠車頂橫梁布置固定，并確定線束不會被金屬擠壓。

3.4 接地

由于受接地材料特性和其他技術(shù)因素的影響，接地導體的連接或搭接無論做的如何好，總有一定的阻抗，信號的回流會在工作地線上產(chǎn)生電壓降V，形成地紋波，對信號質(zhì)量產(chǎn)生影響；信號越弱，信號頻率越高，這種影響就越嚴重，這個與導體的趨膚效應(yīng)存在關(guān)系，這就是共阻抗傳導耦合，如圖6所示。

監(jiān)護型救護車采用多點接地的方式，盡可能減小地線上的壓降，避免因共阻抗傳導耦合導致EMC問題。車載醫(yī)療設(shè)備、音視頻監(jiān)控系統(tǒng)和警燈警報器分開接地，車載醫(yī)療設(shè)備使用輔助（附加）電池地，音視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用點煙器的地，警燈警報器使用底盤蓄電池（原車蓄電池）。

4 設(shè)備選型

4.1 自動上車擔架

救護車所配的自動上車擔架和擔架上車裝置是根據(jù)本項目車身高度量身設(shè)計的，完全適配，擔架上下車無縫對接，具有床、椅兩種功能，如圖7所示。它采用高質(zhì)的合金鋁材料，輕便、穩(wěn)固；采用四擋變位調(diào)節(jié)，在搶救過程中能給病員提供更合理舒適的轉(zhuǎn)移姿態(tài)，方便進出電梯等狹小空間。

4.2 鏟式擔架

圖8展示鏟式擔架的結(jié)構(gòu)示意圖，擔架采用分離型剛性結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)送骨折及重傷病員，在原地固定病人，減少對病人的二次傷害；兩端設(shè)有離合裝置，可將擔架分離成左右兩部分，確保在使用過程中永不斷裂或松開，配置兩套兩點式安全帶。

4.3 氧氣系統(tǒng)

車內(nèi)配備2個10 L的鋁制氧氣瓶，并通過氧氣管路連接到氧氣終端上，病人通過氧氣吸入器進行吸氧，若病人無自主呼吸，可以通過呼吸機接口接入到呼吸機上進行吸氧，保障病人的生命安全，并加裝自主研發(fā)的氧氣集中控制系統(tǒng)，實現(xiàn)無間斷供氧。系統(tǒng)增加單向閥，保障氧氣瓶互相充氣，在其中第一瓶氧氣使用壓力過低時，可安全切換到第二瓶繼續(xù)使用，斷開第一瓶氧氣連接。系統(tǒng)采用兩路減壓閥預設(shè)吸氧（0.3 MPa）和呼吸機（0.5 MPa）適用的輸出壓力，將吸氧和呼吸機功能分開管道輸送，只需操作切換閥就可以獲得不同的氧氣源。此外，車輛頂蓋后部布置有頂置換氣扇，具備吸、排氣功能，經(jīng)過嚴格測試，風噪在可控范圍，并可滿足醫(yī)療艙內(nèi)換氣20次/h頻率。

4.4 醫(yī)療艙制冷制熱效果以及燃油水暖加熱器

駕駛艙和醫(yī)療艙安裝前后獨立的空調(diào)及暖風系統(tǒng)，可前后艙獨立調(diào)節(jié)；另加裝5 kW水暖燃油加熱器，通過發(fā)動機水路加熱對醫(yī)療艙加熱；根據(jù)救護車內(nèi)的布局重新設(shè)計進、出風口位置，保證車內(nèi)溫度適中。制熱效果：環(huán)境溫度在-20 ℃的情況下，啟動后艙暖風及燃油加熱器，在15 min內(nèi)使醫(yī)療艙溫度升到23 ℃；制冷效果：環(huán)境溫度在40 ℃的情況下，啟動后艙空調(diào)10 min內(nèi)使醫(yī)療艙溫度下降至25 ℃。底盤原車配備5 kW水暖燃油加熱系統(tǒng)供發(fā)動機低溫冷啟動；在海拔3 500 m以下，氣溫在-40～45 ℃之間，相對濕度15%～90%的環(huán)境下可正常工作；通過加熱器開關(guān)控制對發(fā)動機預熱，達到車輛啟動效果。

4.5 逆變充電一體機

車內(nèi)布置一套1 200 W工頻正弦波電源逆變器系統(tǒng)，并在醫(yī)療艙左側(cè)柜設(shè)備區(qū)附近，安裝有電氣插座，可提供12 V直流、220 V交流電，便于車載醫(yī)療設(shè)備的使用。車尾配備外接電源插座、外接電源線及30 m繞線盤，可滿足駐車充電及使用外接市電的需求。

4.6 雙向監(jiān)視系統(tǒng)

圖9展示雙向監(jiān)視系統(tǒng)，在救護車中加裝倒車影像，駕駛員可以在車內(nèi)將醫(yī)療艙病人上下車及倒車的狀況看得一清二楚。不僅方便倒車，更方便開車出入狹窄的地方，為救護車的出行提供更好的保障。

5 配重設(shè)計以及載荷分析

為確保整車性能，在進行總體布置時，對整車設(shè)備進行合理的布置，注意前后軸的軸核分配比例，左右兩側(cè)的重量平衡變化，同時通過概算確保前后軸軸核在原底盤廠家規(guī)定的范圍內(nèi)，保證改裝后整車性能不會下降。為了配重計算設(shè)計，首先建坐標系，坐標原點位于車輛縱向中心面與前軸的交點在水平面上的投影。X軸：通過原點并與汽車行駛方向平行的軸線。Y軸：通過原點并垂直于車輛縱向中心面的軸線。Z軸：通過原點并垂直于水平面的軸線。表1為設(shè)備的質(zhì)心坐標表。

從質(zhì)心來看，當滿載時重心（X：2 385.77mm；Y：-2.43 mm；Z：1 039.24 mm）沿X軸（與汽車行駛方向平行的軸線）正向偏移了320.00 mm，往Y軸（垂直于車輛縱向中心面的軸線）負方向偏移了1.43 mm，往Z軸（垂直于水平面的軸線）正向增高了92.31 mm，然而與原車滿載時的質(zhì)心（X：2 286 mm；Y：-2.4 mm；Z：1 039 mm）相比，相差均在10 cm以內(nèi)，穩(wěn)定性能滿足原車底盤要求。

為了進行載荷的分析，給出底盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如表2所示。根據(jù)表1數(shù)據(jù)統(tǒng)計在原整備質(zhì)量基礎(chǔ)上增加質(zhì)量[W]=1 332 kg。改裝后總質(zhì)量（3 385 kg）小于原車最大總質(zhì)量（3 700 kg），前后軸的負載（前/后：1 515.21 kg/1 869.79 kg）均小于額定值（前/后：1 700 kg/2 000 kg），整車左右載荷（左/右：1 716.5 kg/1 668.5 kg）小于額定值（1 850 kg）。經(jīng)過載荷的相關(guān)計算，汽車滿載總荷載率為91.48%，欠載在8.52%左右和前后載荷分別為89.13％、93.49％，分配是比較均勻的，不存在超載或不平衡，左右輪的載荷基本一致，相差僅為2.76%，滿足原車平衡要求。

6 配電設(shè)置

配電系統(tǒng)的負荷計算結(jié)果對底盤選型、車載電源設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備及安全運行均起決定性的作用[5]；計算流過各主要電氣設(shè)備 （警燈警報、醫(yī)療設(shè)備、消毒、照明、換氣、對講等）的負荷電流，保證救護車使用期間的用電安全及可靠性。配電系統(tǒng)包含DC12 V供電部分、AC220 V供電部分、蓄電池充電和薄膜開關(guān)控制系統(tǒng)四部分組成。DC12 V供電部分主要由原車直流發(fā)電機、直流接觸器、逆變充電一體電源及薄膜控制配電系統(tǒng)組成，配電系統(tǒng)提供DC12 V直流電源給車載設(shè)備使用。AC220 V供電部分主要由逆變充電一體機、漏電保護斷路器和交流供電插座組成，逆變充電一體機將DC12 V電源轉(zhuǎn)換成交流220 V電源提供車內(nèi)交流設(shè)備用電。外接交流220 V電源通過逆變充電一體機對兩節(jié)原車電瓶充電，維持電瓶的電能。在汽車行駛時，原車直流發(fā)電機對蓄電池充電，同時向車載設(shè)備供電。薄膜控制系統(tǒng)實現(xiàn)配電控制，設(shè)備狀態(tài)顯示，電瓶電量管理。配電系統(tǒng)組成如圖10所示。

6.1 裝設(shè)備用電需求分析

由于操作人員的使用習慣和設(shè)備的使用環(huán)境存在差異[6]，電氣系統(tǒng)的用電功率一般采用估算的方法進行計算[7]。上裝設(shè)備主要有警燈警示系統(tǒng)、消毒燈、車內(nèi)照明、車內(nèi)對講機、換氣通風設(shè)備、燃油加熱器、醫(yī)用設(shè)備和配電控制設(shè)備等，如表3所示。

另外，還需要考慮逆變器功率損失約26 W（功率因數(shù)為0.9），由表3可知，救護車上裝設(shè)備冬季的功率需求是576.1 W（550.1+26），夏季的功率需求是496.1 W（576.1 W-40 W-pWRaYa0DhteV5l4/bK1DEg==40 W），減掉燃油加熱器的功率。

6.2 輕型客車底盤電氣系統(tǒng)用電需求分析

因為夏季下雨天的晚上是底盤車電氣設(shè)備用電高峰期，所以底盤車在夏季下雨天的晚上的用電功率是其最大用電功率[8]，輕型客車底盤電氣系統(tǒng)用電功率如表4所示。

底盤車電氣系統(tǒng)的最大平均用電電流約為92 A，冬季行車時，后蒸發(fā)器、壓縮機和冷凝器風扇不工作，底盤車電氣系統(tǒng)的最大平均用電電流約為64.6 A。當?shù)妆P車在爽朗的秋季的白天正常行駛，不開啟空調(diào)、暖風、雨刮器和大燈的情況下，底盤車電氣系統(tǒng)的用電電流約為30 A，此即為底盤車正常行駛工況下最小用電電流。當車輛駐車怠速，不開啟空調(diào)、暖風、雨刮器和所有燈光的情況下，底盤車電氣系統(tǒng)的用電電流約為25 A，為底盤車駐車怠速工況下最小用電電流。

6.3 發(fā)電機富余電功率分析

在車輛正常行駛的工況下，汽車發(fā)電機可以持續(xù)輸出DC13.5 V，150 A的電能。此外，還要考慮汽車發(fā)電機在怠速工況下的發(fā)電功率。發(fā)動機怠速為800 r/min，考慮傳動比，取發(fā)電機轉(zhuǎn)速為2 000 r/min，電壓值為13.5 VDhDEQglVSmtAFFQU7rQwLw==。在車輛怠速工況下，汽車發(fā)電機可以持續(xù)輸出DC13.5 V、110 A的電能，發(fā)電機在車輛怠速和正常行駛工況下的輸出功率分別為1 485 W、2 025 W。在底盤車怠速工況下，考慮底盤車電氣系統(tǒng)的最大用電功率，汽車發(fā)電機可以向上裝電氣系統(tǒng)提供243 W電能（1 485 W-1 242 W），冬季工況下，可提供613 W電能，在底盤車怠速工況下，考慮底盤車駐車怠速工況下最小用電功率，汽車發(fā)電機可向上裝電氣系統(tǒng)提供約1 553 W電能[（110-25）A×13.5 V]。在底盤車處于正常行駛的工況下，考慮底盤車電氣系統(tǒng)的最大用電功率，汽車發(fā)電機可向上裝電氣系統(tǒng)提供約783 W電能[（150-92）A×13.5 V]。在底盤車正常行駛的工況下，考慮底盤車電氣系統(tǒng)的最小用電功率，汽車發(fā)電機可向上裝電氣系統(tǒng)提供約1 620 W電能[（150-30）A×13.5 V]。

6.4 整車用電分析

當車輛怠速工況時，考慮最大用電負荷，蓄電池需要補充253.1 W，電池放電不能超過2 h。因此，車輛不能長時間怠速使用。如果車輛必須處于怠速工況下工作，觀察控制面板上的電量指示燈，當電量指示低于50%，需要減少不必要的用電設(shè)備。如果考慮怠速工況下底盤的最小用電功率，發(fā)電機富余613.9 W。在車輛正常行駛的情況下，上裝設(shè)備正常使用，發(fā)電機仍有286.9 W功率富裕，蓄電池不會出現(xiàn)虧電現(xiàn)象，蓄電池組的充放比大于1.1，整車電量平衡。整車用電分析數(shù)據(jù)如表5所示。

7 結(jié)語

在本研究中，設(shè)計了一款基于輕型客車的監(jiān)護型救護車。首先考慮了舒適性、安全性和操作便捷性等因素，配備了擔架、輸液、護理等功能裝備，并采用了LED警燈和照明系統(tǒng)。該車醫(yī)療艙設(shè)計靈活，電氣系統(tǒng)配備了警示設(shè)備和合理的線束布線。通過配重設(shè)計和載荷分析，確保了整車性能和穩(wěn)定性。最后，對救護車配電系統(tǒng)進行了全面的分析和設(shè)計，以確保在各種工況下都能保持電力供應(yīng)的安全和可靠性。

參考文獻：

[1]拂曉.救護車輛與院前急救[J].專用汽車，2002（4）：37-45.

[2]左雷.方廂救護車設(shè)計特點分析[J].專用汽車，2014（3）：69-71.

[3]謝靖蕓，朱英華.飛救E信在智能移動重癥單元救護車的應(yīng)用效果[J].重慶醫(yī)學，2023，52（5）：667-671.

[4]李風雷.層流負壓救護車的研制探究[J].專用汽車，2021（6）：93-95.

[5]魏金濤，李強，庾航，等.救護車車載無人機平臺的研發(fā)與初步應(yīng)用[J].中華急診醫(yī)學志，2024，33（3）：426-42.

[6]李夢陽，紀鵬飛.一款改裝救護車的設(shè)計和開發(fā)[J].專用汽車，2023（4）：34-36.

[7]孟國慶，黃建剛，張忠東，等.某救護車傳動系統(tǒng)異響及異振研究[J].客車技術(shù)與研究，2023，45（3）：52-54.

[8]孟慶思，劉丹丹.2023年前8月我國救護車市場分析[J].專用汽車，2023（10）：6-7.