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機(jī)動車輪椅固定及其使用者的約束系統(tǒng)
前言——為了那些使用機(jī)動車旅行卻沒有能力從輪椅中移動出來的人，輪椅必須像汽車座椅一樣來使用。這就通常意味著由車輛制造商提供的成員約束系統(tǒng)在某些緊急狀況下不能夠提供足夠的保護(hù)。另外，輪椅必須被固定在車上以便不會強(qiáng)加載荷給它的使用者，并且在碰撞或突然的車輛回旋情況下不會對其他車上人員造成傷害。因此，要為輪椅及其使用者提供約束性的保護(hù)，使用一些零部件以及相關(guān)的設(shè)備來固定輪椅并對其使用者進(jìn)行約束。
這篇設(shè)計和機(jī)動車性能表現(xiàn)方面的文章論述的就是輪椅的固定及其使用者的約束系統(tǒng)，簡稱為WTODS。它的目的就是為了鼓勵設(shè)計，測試和實施。使用WTODS系統(tǒng)在正面碰撞時可以有效的保證輪椅的安全和約束使用者，并且在某些特定情況下的表現(xiàn)是可以與制造商提供的乘坐安全性和輪椅使用者的約束相比較的。我們關(guān)心的主要是機(jī)動車在發(fā)生正面碰撞的情況下輪椅使用者所能受到的潛在傷害，也希望在成功保護(hù)輪椅使用者的同時，在正常的旅行期間可以增加駕駛員及其他成員的安全性和舒適性。這篇文章不應(yīng)該被用來鼓勵那些沒有能力駕駛或者限制對輪椅進(jìn)行運(yùn)輸?shù)那闆r。
因為WTODS的制造商們不能控制和指定他們產(chǎn)品的最終用途，所以48KM/H，20G的沖擊測試被指定在附錄A中，用來限制WTODS系統(tǒng)在總重量小于7000KG的整車上的使用。在更大的車輛中，也可以使用WTODS系統(tǒng)來保證運(yùn)輸?shù)陌踩裕遣粫勒者@篇文章所提到的使用標(biāo)準(zhǔn)。
和任何一個座椅相比，輪椅是成員安全系統(tǒng)的一個重要組成部分，并會在正常旅行期間為使用者提供穩(wěn)定性和舒適性。輪椅的設(shè)計和表現(xiàn)在機(jī)動車的乘坐中是被單獨(dú)談?wù)摰模鄳?yīng)的ANSI/RESNA標(biāo)準(zhǔn)正在發(fā)展中。
設(shè)計要求：
1．完成WTORS--WTORS應(yīng):
a. 以一個輪椅和一個乘員為使用對象；
b. 不要求用來固定輪椅和實施成員約束的零件穿過輪椅的輪子；
c. 在不使用工具的情況在在60秒內(nèi)可以對輪椅及其使用者進(jìn)行脫離；
d. 不需要拆除輪椅的材料，鉆探輪椅架，變形輪椅，焊接，或者使用粘合劑，安裝期間，除非是為WTORS系統(tǒng)使用的特殊輪椅或輪椅制造商允許的造型變革；
e. 一旦安裝，可不使用工具操作；
f. 硬件設(shè)備，只包括永久連接的WTORS或WTORS組件；
g. 設(shè)計要防止無意中將所有螺紋緊固件松動；
h. 包括一個人工代用裝置，在電源故障的情況下解除固定和約束；
i. 包括錨地緊固件，硬件和符合規(guī)格的類似硬件，下面是基于材料，大小和緊固件的使用量模擬試驗附錄A；
2．輪椅的固定及固定的組件應(yīng)：
a. 不需要依靠輪椅進(jìn)行制動；
b. 輪椅的安全性能實現(xiàn)是依靠固定件的設(shè)計，而不是依靠成員約束來實現(xiàn)；
c. 提供一個不使用工具來消除輪椅自由移動的方法；
d. 如果WTORS系統(tǒng)采用了四點皮帶固定方式，那么每條皮帶都可以不使用工具來進(jìn)行長度調(diào)節(jié)，這類的調(diào)整幅度，前帶后帶所能達(dá)到的最高值和最低值包含在表格1中，包括一個至少有25MM的皮帶延長調(diào)整機(jī)構(gòu)；
表格1-—四點皮帶固定方式的擴(kuò)展調(diào)整幅度：
皮帶交匯點 最小長度（MM） 最大長度（MM）
后排 485（19） 740（29）
前排 410（16） 710（28）
〈長度定義為從輪椅安全點相對應(yīng)的固定交點到沿著皮帶的長度方向與輪椅接地平面線的交點的直線距離〉
e. 計算說明安全點與其他四個固定點在幾何學(xué)上的關(guān)系，在附錄E4中說明了在結(jié)構(gòu)上安全點與其他組成部分的關(guān)系；
f. 包含一個通過視覺或聽覺來引起注意的設(shè)備，在相接處準(zhǔn)確銜接后會予以顯示；
3．成員約束—-WTORS也可以被設(shè)計成通過乘客或駕駛員進(jìn)行約束，包含的成員約束應(yīng)滿足以下要求：
3．1 WTORS的成員約束應(yīng)包含兩個部分--骨盆和軀干的約束；
3．2 成員約束可以被設(shè)計成直接與車輛相固定，和輪椅的組成部件相固定，或者直接通過部件來和輪椅相連接。成員約束系統(tǒng)不能被設(shè)計成依靠輪椅傳播載荷的約束結(jié)構(gòu)，除非是專為WTORS設(shè)計的特定輪椅，當(dāng)和輪椅組合以后WTORS應(yīng)滿足6.2 的要求。通過附錄1可以看到WTORS 的測試結(jié)果；
3．3上部軀干和骨盆的約束長度可以不通過使用工具來進(jìn)行調(diào)節(jié)；
3．4 當(dāng)WTORS以附錄B的標(biāo)準(zhǔn)在建立過程中，如果適合的話，骨盆的約束，其固定點和過渡點的設(shè)計應(yīng)：
a. 實現(xiàn)如圖4b所要求的側(cè)面觀察視野范圍；
b． 實現(xiàn)如圖4a所要求的后面視野范圍及區(qū)域內(nèi)的固定；
c． 提供足夠的皮帶長度來對骨盆進(jìn)行調(diào)節(jié)，測量固定點到固定點的距離，通過可以增加或減少的200MM長度及至少25MM的自由長度調(diào)節(jié)來實現(xiàn)全時的約束；
3．5當(dāng)WTORS以附錄B的標(biāo)準(zhǔn)在建立過程中，對軀干應(yīng)提供足夠的約束長度，較長的調(diào)整增量為200毫米，并且可以縮短到300毫米，有至少25毫米的自由延伸長度可以全時對成員進(jìn)行約束；
4（a） 4(b)
附錄四
注意—注意骨盆約束的突出角和輪椅參考側(cè)平面之間的角度，以及成員背部與輪椅參考背平面之間的角度；
3．6 對于WTORS系統(tǒng)，應(yīng)該通過軀干固定點和軀干過渡點的計算來實現(xiàn)肩部和胳膊的約束并對其進(jìn)行支持，這些位置定位點和支持結(jié)構(gòu)應(yīng)：
a. 使用者乘坐的高度和肩部的水平線以上應(yīng)該有足夠的可調(diào)節(jié)長度；
b． 1100毫米以上，至少應(yīng)設(shè)輪椅機(jī)，以接近地面以上的肩膀部分，來實現(xiàn)在輪椅的乘坐中肩部以上部分的約束；
注意1—如果上面的過渡點確定的話，那么固定點應(yīng)在下面1100MM，反之就在上面1100MM；
注意 2—雖然FMVSS 210 允許軀干的固定點應(yīng)被固定在成員肩部水平以下一個明顯的距離上，這樣的位置考慮被認(rèn)為是不合理的，不符合這篇文章，可能導(dǎo)致向下方向的載荷對脊柱造成傷害。
3．7 從安裝時所指定的附錄B中的輔助中心線來看，與骨盆交界的肩膀三點約束應(yīng)不低于150MM；
3．8 依照這篇文章的要求，在主要依靠輪椅固定和皮帶固定來實現(xiàn)約束的情況下，氣帶只產(chǎn)生輔助的約束性能；
3．9 WTORS的實現(xiàn)不應(yīng)該依靠氣袋來遵守這篇文章；
4． 試驗報告---WTORS的制造商應(yīng)具有文件和檔案資料，其中包括:
4．1 依據(jù)4.2和4.3的設(shè)計要求和相關(guān)的報表，WTORS系統(tǒng)應(yīng)符合設(shè)計要求，包括：
a. 依據(jù)表格1的要求，表明四點式安全皮帶的最大和最小固定長度；
b. 最終裝配的幾何學(xué)固定四點要符合附錄E4的幾何學(xué)要求；
c. 骨盆約束的確定要符合附錄B；
d. 建立和測量骨盆約束的長度調(diào)整要符合附錄B的要求；
e. 建立和測量軀干約束的長度調(diào)整要符合附錄B的要求；
f. 依據(jù)WTORS提供的軀干固定點和其他相關(guān)的點，長度以及長度的調(diào)整要符合4.3.6的要求;
g. 建立和測量依據(jù)輔助中心線制定的骨盆和肩部約束距離要符合附錄B的要求；
4.2 遵守國家相關(guān)規(guī)定:
a. 表格2中的FMVSS 209；
b. WTORS系統(tǒng)中帶狀材料的可燃性要求要滿足FMVSS 302；
4．3 遵守國家相關(guān)正面碰撞試驗附錄A，包括:
a. 描述測試設(shè)備，包括使用模擬式?jīng)_擊試驗，儀器與信號處理技術(shù)，幀速度為制作每部影片或錄像的速度，測試減速度等方法用以衡量和檢驗輔助中心線和測試輪椅，并增加測量的精度；
b. 關(guān)于減速度的跳動計算說明是否滿足A.4.3和附錄A1，這其中包括跳動的持續(xù)時間，減速度在毫秒數(shù)量上的累積時間超出15g到20g；
c. V形安全帶的測量與計算；
d. WTORS系統(tǒng)的全面鑒定，錨地緊固件，試驗輪椅，輔助中心線；
e. 所有WTORS的試驗輪椅的相關(guān)P點都要滿足文章的要求；
f. 所有固定皮帶和骨盆相對應(yīng)的橫縱向約束確定以后，與之相關(guān)的側(cè)面視野，正面視野，背面視野可以酌情處理；
g. 試驗建立起來后，應(yīng)該對那些非WTORS制造商提供的零部件有一個具體的描述；
f. 試驗輪椅是否停留在試驗平臺上；
h. 如果測量的話，相比于初步測試定位，試驗輪椅的參考測試平面將會改變；
k. 任何WTORS系統(tǒng)承載部分的鑒定，如果顯示部分有撕裂，破碎，斷裂，或徹底失敗等現(xiàn)象的發(fā)生，是設(shè)計上的漏洞或者制造上的問題；
l. 在6.2.d中指明了短途旅行的水平線最高點，是否有任何短途旅行超過了限制會在這篇文章的表格3中表明；
m. 一份說明書，關(guān)于是否在不使用工具的情況下將成員和試驗輪椅釋放出來；
n. 一份說明書，依據(jù)6.2.e的計算結(jié)果表明試驗輪椅是否對其成員施加載荷；
4．4 依據(jù)在附錄3中的部分試驗數(shù)據(jù)，WTORS系統(tǒng)的測試和規(guī)格應(yīng)該包括：
a . WTORS系統(tǒng)的全面鑒定，錨地組件的測試，安全性；
b. 全面的描述，包括必要的照片，每部分的測試結(jié)果；
c. 分離阻力的步驟描述；
d. 每個測試的結(jié)果，換句話說，安全組件或固定組件是否分離或仍然接合；
4．5 依據(jù)附錄D指明的皮帶延誤調(diào)整器和任何有關(guān)的其他方面規(guī)定，包括：
a. WTORS系統(tǒng)的全面鑒定，皮帶類，每一個調(diào)整裝置的測試；
b. 測試儀器和程序的描述；
c. 每次調(diào)整器測試的皮帶延誤量；
d. 一項聲明，說明25MM的極限是否超過每次調(diào)整器測試；
e. 一項聲明，說明是否在WTORS系統(tǒng)中所有的輪椅固定調(diào)整器都會通過測試。
5． 定義與概念--為了更好的理解這篇文章，提供下面的概念說明:
5．1 錨——硬件和裝置的組合件，用來傳遞從一直由輪椅固定到車輛或從一個約束力到輪椅固定或車座底板的力；
5．2 錨鉸接點——一個在車輛，輪椅或輪椅固定件或車座底板上的力，錨便鉸接于此；
5．3 ANSI——美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會振動等級；
5．4 人機(jī)工程學(xué)測試設(shè)備（ATD）——一個模擬的人體模型，用來模擬機(jī)動車在碰撞環(huán)境下的情形；
5．5 自動鎖緊裝置——一個裝置通過一套主動自鎖機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)構(gòu)鎖緊時用之來承受約束力來實現(xiàn)調(diào)節(jié)；
5．6 后約束——一套裝置或系統(tǒng)實現(xiàn)限制車廂的后傾運(yùn)動從而提供背后的支持力；
5．7 皮帶——一條用網(wǎng)格材料做成的吸能帶子，用來做成員的約束；
5．8 對接式固定——一套輪椅安全裝置，其設(shè)置被初始化為輪椅傾向一個恰當(dāng)?shù)奈恢茫?
5．9 應(yīng)急鎖緊執(zhí)行器——將通過調(diào)整硬件鎖定機(jī)制，激活了汽車的加速度，皮帶相對于汽車運(yùn)動，在緊急時刻可以進(jìn)行自動鎖緊；
5．10 邊緣裝置——錨地硬件和成員約束的直接固定部分，用來固定成員約束帶，直接連接在主錨點和輪椅上的安全點；
5．11 緊固件——器材保障，用機(jī)械設(shè)備，零部件和其他零件實現(xiàn)，
（這些不包括:螺絲，螺母，螺絲釘，鉚釘，夾具等）
5．12 前方視野——輪椅坐在最前排的成員臉部與汽車之間的參考平面；
5．13 四點固定——輪椅固定系統(tǒng)，以四個不同的點系在輪椅框架上，輪椅固定在汽車上的四個獨(dú)立支柱點，文中所給的是典型的四點固定系統(tǒng)，采用四個固定皮帶，兩個屬于前輪，兩個屬于后輪；
5．14 底部約束——一個至少由一名成員的皮帶用來提供成員的骨盆約束和兩個肩膀以及軀干部分的約束；
5．15 頭部約束——用來限制成員頭部的移動；
5．16 沖擊模擬器——加速裝置，加速與減速的組合，汽車部分或模擬汽車結(jié)構(gòu)，包括測量儀器的相關(guān)資料；
5．17 沖擊滑板——在模擬器上的部分，對其產(chǎn)生影響，可以展開進(jìn)行沖擊測試；
5．18 獨(dú)立成員約束——直接進(jìn)行的約束或與鉚接的車輛部分分開，進(jìn)行輪椅的固定；
5．19 綜合成員約束——成員約束中的骨盆約束，兩個肩膀的約束，軀干的約束，要固定在輪椅上；
5．20 成員約束錨地——硬件組裝和配件其中將載荷直接由汽車，輪椅和輪椅約束系統(tǒng)分擔(dān)；
5．21 成員約束——成員約束系統(tǒng)或裝置，用來防止或減少車輛接觸，防止在車輛中發(fā)生危險情況；
5．22 OEM——設(shè)備制造商；
5．23 骨盆克制——在極限運(yùn)動范圍內(nèi)限制骨盆的運(yùn)動，降低軀干克制；
5．24 點——參考點，從地面接地處距離為100MM的位置，縱向的輪椅約束位置，曲面與坐椅和靠背的面想接點；
5．25 姿勢支持——用于支持一個人在預(yù)期位置的零部件，但不會通常用于在車輛碰撞時對成員產(chǎn)生約束；
5．26 安全硬件——輪椅固定系統(tǒng)的后端設(shè)備，連接在輪椅上；
5．27 安全點——位于輪椅上的點，連接在輪椅接觸點的末端單元；
5．28 托盤——一個網(wǎng)狀材料帶，用于輪椅的固定；
5．29輪椅分析——用儀器來模擬輪椅的固定情況；
5．30 SWC——輪椅分析的縮寫；
5．31 實驗輪椅——試坐輪椅的樣品，用來代替實際的輪椅來進(jìn)行實驗；
5．32 輪椅固定錨地——硬件組裝和配件，載荷直接分配在輪椅上；
5．33 WTORS——輪椅固定約束系統(tǒng)的縮寫。