王雪麗

1 前言

隨著醫(yī)療裝備和醫(yī)療科技領(lǐng)域快速發(fā)展，各類醫(yī)療方艙車裝備日漸增多，設(shè)計時應(yīng)從多方面考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、實(shí)用性和先進(jìn)性，使其在滿足功能的前提下，結(jié)構(gòu)最簡單，工藝性最好，成本較低。下面介紹醫(yī)療方艙車在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題。

2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

醫(yī)療方艙車按功能可分為以下幾種：手術(shù)、特診檢驗(yàn)、重癥救治、CT檢查、藥械、X線、消毒滅菌、衛(wèi)勤作業(yè)、制氧/電站、急診保障、五官檢查等。根據(jù)各種醫(yī)療方艙車實(shí)際使用工況的要求，設(shè)計時主要考慮以下幾點(diǎn)：a. 應(yīng)滿足各醫(yī)療方艙車使用功能及醫(yī)療作業(yè)流程要求；b. 應(yīng)滿足鐵路和公路運(yùn)輸限界要求；c. 應(yīng)滿足所選用汽車底盤額定載荷及各軸荷要求；d. 應(yīng)滿足使用環(huán)境要求；e. 應(yīng)適合一般素質(zhì)人員展開和操作，應(yīng)滿足人機(jī)工程要求；f. 應(yīng)滿足可靠性和可維修性要求。

根據(jù)醫(yī)療方艙功能要求，對CT方艙車和X線方艙車的艙體在設(shè)計時應(yīng)考慮設(shè)備輻射對生物細(xì)胞殺傷作用的影響，對機(jī)房外環(huán)境應(yīng)控制在合理的水平。根據(jù)GBZT 180－2006規(guī)范要求，設(shè)備掃描室輻射屏蔽應(yīng)滿足下列要求：a. 機(jī)房外的人員可能受到照射的年有效劑量應(yīng)該小于0.25 mSv（相應(yīng)的周有效劑量小于5 μSv）；b. 在距機(jī)房外表面0.3 m處，空氣比釋動能率應(yīng)小于7.5 μSv/h。控制間艙頂以上和艙體以下無人居住或辦公，輻射安全防護(hù)設(shè)計時可不考慮艙頂及艙底的防護(hù)。

根據(jù)艙體總成和艙內(nèi)各設(shè)備及附件等質(zhì)量，以及整車軸荷進(jìn)行穩(wěn)定性計算，可確定選用二類汽車底盤或整裝整卸汽車底盤。通常鋼框架艙體總成選用整裝整卸汽車底盤，鋁型材艙體總成選用二類汽車底盤，即可滿足整車使用布置要求。整車設(shè)計時，應(yīng)重點(diǎn)考慮艙內(nèi)醫(yī)療設(shè)備布局的合理性、艙內(nèi)溫度及空氣凈化、普通照明和專用照明、艙內(nèi)新風(fēng)量供給及換氣等方面。同時還需考慮隨車附件及備件的存放，可利用副車架后下部空間，在兩側(cè)各設(shè)計兩個附件箱，存放如千斤頂墊木、電纜盤、擴(kuò)展艙體底板支撐機(jī)構(gòu)、接地樁等附件。

各醫(yī)療方艙車可根據(jù)其功能單獨(dú)工作，也可由幾臺車組成一個醫(yī)療單元，按一定醫(yī)療作業(yè)流程布局?jǐn)[放，各醫(yī)療方艙車之間用帳篷連成通道，形成一個野戰(zhàn)醫(yī)院，在處理突發(fā)事件和處理應(yīng)急事件中可發(fā)揮較大作用。

3 艙體總成

3.1 艙體結(jié)構(gòu)

醫(yī)療方艙與其他普通艙體相比，結(jié)構(gòu)形式基本一致，但醫(yī)療方艙艙體整體要求較高，主要區(qū)別在于：醫(yī)療方艙艙體密閉性好、艙內(nèi)空氣凈化度高、照明和換氣較好、艙內(nèi)溫度調(diào)節(jié)要求高、能適用于多種型式運(yùn)輸、具有快速裝卸的功能。

艙體擴(kuò)展形式主要有兩種，一種是翻板式擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，另一種是抽拉式擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。翻板式擴(kuò)展大多采用手動機(jī)械助力式結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)適用于車上擴(kuò)展，操作簡單可靠，成本較低，便于大多數(shù)工作人員操作。抽拉式擴(kuò)展結(jié)構(gòu)適用于車下擴(kuò)展，在地面展開便于操作人員用力拉開擴(kuò)展板，適用于整裝整卸汽車底盤運(yùn)輸。

3.2 艙體型式分類

艙體型式的變化源于方艙使用功能的擴(kuò)展和運(yùn)輸條件的限制等因素。由開始時簡單的長方六面體廂式型發(fā)展到現(xiàn)在的多種型式，艙體大體結(jié)構(gòu)型式分為為：擴(kuò)展式、可拆卸式、抽拉式、旋轉(zhuǎn)式、削角式、異型方艙及方艙組合裝備系統(tǒng)等。

3.2.1 擴(kuò)展式方艙

擴(kuò)展式方艙的特點(diǎn)是運(yùn)輸時與非擴(kuò)展式方艙尺寸相同，工作時展開增加使用面積。擴(kuò)展式方艙又分為單擴(kuò)式(一側(cè)展開)和雙擴(kuò)式(雙側(cè)展開)，如圖1、2所示。

如大型指揮控制中心、醫(yī)療手術(shù)方艙等需要較大的作業(yè)空間，而普通方艙無法滿足其要求，為此國外于20世紀(jì)70年代開始研究擴(kuò)展技術(shù)，我國擴(kuò)展方艙在借鑒國外擴(kuò)展方艙發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，也得到了長足發(fā)展，許多廠家都研制了不同類型的擴(kuò)展方艙。按擴(kuò)展方式可劃分為兩大類，即翻板式擴(kuò)展和抽拉式擴(kuò)展方艙。其展開撤收可采用液壓電控、機(jī)械電動或機(jī)械助力手動等形式。待方艙運(yùn)到目的地后，多數(shù)采用車載擴(kuò)展方式，亦可采用卸車后擴(kuò)展方式，但展開或撤收時間加長。

3.2.2 抽拉式方艙

方艙地面擴(kuò)展常采用手動抽拉式擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。展開時，將抽拉艙從固定艙中抽出到極限處(設(shè)置有限位裝置，周邊用密封條密封)。抽屜艙底部常采用調(diào)平支腿支撐，如圖3、4所示。

3.2.3 削角式方艙

方艙外形高度尺寸受到運(yùn)輸尺寸界限的限制，在直角方艙的基礎(chǔ)上將頂部兩側(cè)削去角，目的是為防止整車超限，適合鐵路一體化運(yùn)輸要求，如圖5所示。

3.2.4 方艙組合裝備系統(tǒng)

方艙組合裝備系統(tǒng)是由若干個方艙組成的為完成裝備系統(tǒng)功能的方艙組。方艙組可由各種不同型式和不同尺寸的方艙相互之間通過通道或帳篷并聯(lián)或串聯(lián)組合而成。各單元方艙可獨(dú)立完成各自功能，也可與其他方艙一起實(shí)現(xiàn)整體功能，如圖6所示。

4 附件設(shè)計

醫(yī)療方艙車是醫(yī)療工作人員和傷病員所處場所，在總體結(jié)構(gòu)布置設(shè)計時必須考慮以下幾個方面。

a. 艙內(nèi)溫度。艙內(nèi)溫度應(yīng)保證醫(yī)療工作人員和傷病員需求，對手術(shù)艙應(yīng)重點(diǎn)保障，按照野戰(zhàn)急救車規(guī)范要求，當(dāng)環(huán)境溫度為-41℃時，啟動供暖裝置，要求50 min內(nèi)車廂內(nèi)溫度不低于10℃；當(dāng)環(huán)境溫度為46℃時，啟動制冷裝置，要求30 min內(nèi)車廂內(nèi)溫度比環(huán)境溫度至少低13℃以上。目前制冷設(shè)備主要采用軍用空調(diào)器，可根據(jù)總體布局要求選用分體式、頂置式、整體式等空調(diào)，以分體式空調(diào)采用較多，因?yàn)檫@種空調(diào)的室內(nèi)外機(jī)是分開的，便于布置。供暖裝置主要采用加熱器，可在艙內(nèi)選用壁掛式電加熱器，在艙外選用空氣燃油加熱器等。

b. 換氣及凈化。艙內(nèi)空間較小，在保證艙內(nèi)溫度適合的前提下，還須保證艙內(nèi)新風(fēng)量達(dá)到要求。按照野戰(zhàn)急救車規(guī)范要求，艙內(nèi)換氣量不得小于300 m3/h。通常在艙內(nèi)相對側(cè)壁板上布置兩個換氣扇，在側(cè)壁板下部設(shè)為進(jìn)氣口，在另一個側(cè)壁板上部設(shè)為排氣口?？紤]醫(yī)療裝備工作時對艙內(nèi)噪音的要求，設(shè)計時通常選用某型號軸流風(fēng)機(jī)，換氣量為332.4 m3/h。由于急救手術(shù)方艙車必須考慮空氣凈化度指標(biāo)，可采用在通風(fēng)口處加裝過濾網(wǎng)，在艙內(nèi)安裝空氣凈化器的措施，使艙內(nèi)空氣凈化度滿足標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。

c. 照明采光。艙內(nèi)照明采光應(yīng)保證醫(yī)療工作人員作業(yè)要求，按照野戰(zhàn)急救車規(guī)范要求，艙內(nèi)工作臺面上照度應(yīng)大于100 Lx，手術(shù)照明燈照度應(yīng)大于20 000 Lx。方艙內(nèi)照明一般采用6盞18W日光燈，查表可得18 W日光燈的光通量Φ=970 Lm，則6盞燈對車內(nèi)工作臺照射點(diǎn)的總光照度為ΣEi=206 Lx?？梢?，4 m方艙選用6盞18 W日光燈即可滿足艙內(nèi)工作臺面上照度應(yīng)大于100 Lx的要求。側(cè)壁板上設(shè)置采光窗，4 m標(biāo)準(zhǔn)艙每側(cè)設(shè)置3個，窗口玻璃尺寸為500 mm×500 mm，艙內(nèi)工作臺面上照度能夠滿足規(guī)范要求。對于擴(kuò)展艙，可將采光窗設(shè)置在擴(kuò)展艙的擴(kuò)展端壁板和側(cè)壁板上。根據(jù)醫(yī)療作業(yè)需要，可把采光窗設(shè)計成活動采光窗或屏蔽采光窗等。考慮艙內(nèi)有遮光要求，可在艙內(nèi)采光窗處安裝雙層帶導(dǎo)軌拉簾。

d. 布線。艙內(nèi)布線一般有兩種方式。一種是明線布置，在艙內(nèi)頂部或下部四周邊及前后四角處布置線槽，頂部布線也可設(shè)置在整體式空調(diào)艙內(nèi)風(fēng)道內(nèi)，線槽可采用金屬或非金屬件，目前常采用鋁型材線槽，設(shè)計時按線徑截面選用線槽截面尺寸；另一種是暗線布置，在艙內(nèi)各用電設(shè)備離壁板最近處，在壁板內(nèi)設(shè)置鋁型材梁的梁內(nèi)布線，并在離用電設(shè)備最近處開孔口安裝插座。明線布置優(yōu)點(diǎn)是安裝維修較方便，缺點(diǎn)是不美觀；暗線布置優(yōu)缺點(diǎn)和明線布置正好相反。在醫(yī)療方艙裝備中，多采用暗線布置。

e. 水路系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)手術(shù)車和特診檢驗(yàn)車醫(yī)療作業(yè)要求，車內(nèi)須配置清洗池，總體設(shè)計時應(yīng)考慮水路系統(tǒng)布局。車內(nèi)水路系統(tǒng)一般由水箱、截止閥、管路、接頭、水泵、加熱管等組成。設(shè)計時應(yīng)重點(diǎn)考慮連接處密封性、維修空間操作方便性、水箱清洗、進(jìn)排水接口問題，冬季儲水防凍問題等。若車輛駐車停放地面位置不平，水排不凈會導(dǎo)致管路凍壞，同時考慮運(yùn)輸時振動的影響，選用不銹鋼管作為輸水管，并用管夾每間隔400 mm固定在車廂壁板上。

5 安全性校核

5.1 質(zhì)心位置計算

以整車后軸中心線與縱向中心線的交點(diǎn)在地面上的投影為坐標(biāo)原點(diǎn)，整車長度方向?yàn)閄方向，前為“+”，后為“－”；整車寬度方向?yàn)閅方向，左為“+”，右為“－”；整車高度方向?yàn)閆方向，上為“+”，下為“－”，建立坐標(biāo)系。

整車總質(zhì)量：

式中，G總為整車的總質(zhì)量，G總= G方艙總成+ G艙內(nèi)設(shè)備+ G艙外設(shè)備+ G汽車底盤+ G附件+ G副車架。

整車的質(zhì)心位置為：

式中，X、Y、Z為整車質(zhì)心方向位置；xi、 yi、 zi為各部件質(zhì)心方向的位置。

5.2 整車軸荷分配計算

根據(jù) ∑M＝0，分別求出前橋軸荷和后橋軸荷，并與車輛額定載荷比較，確定整車軸荷分配能夠滿足車輛使用要求。

5.3 行駛穩(wěn)定性校核

汽車在行駛過程中，整車質(zhì)心高度對行駛安全性有較大影響，質(zhì)心過高可能造成橫向翻車和縱向翻車，為避免行駛過程中發(fā)生翻車，整車的質(zhì)心應(yīng)符合下列要求：

根據(jù)計算結(jié)果比較(B/2-Ly/)Z是否大于0.6，從而判斷橫向穩(wěn)定性能否滿足要求；再比較L/Z是否大于0.6，從而判斷縱向穩(wěn)定性是否滿足要求。

6 發(fā)展趨勢

未來的戰(zhàn)爭是全領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行的，很難分清前方和后方。未來的戰(zhàn)場上方艙裝備將受到空前強(qiáng)大的火力威脅，這就要求軍用醫(yī)療方艙必須要有防爆防彈能力。

為適應(yīng)未來的戰(zhàn)爭的需要，我軍今后醫(yī)療方艙急需作防爆防彈加固，同時要研制出具有偽裝、防紅外線、防核輻射、防化學(xué)等功能的方艙，盡快裝備部隊(duì)以適應(yīng)未來的戰(zhàn)爭需要。

7 結(jié)語

醫(yī)療方艙車結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)重點(diǎn)考慮運(yùn)輸限界、艙體擴(kuò)展結(jié)構(gòu)型式、艙內(nèi)醫(yī)療設(shè)備布局合理性、艙內(nèi)溫度及空氣凈化、普通照明和專用照明、艙內(nèi)新風(fēng)量供給及換氣等，這樣才能使醫(yī)療方艙車滿足實(shí)際工況要求。

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊(第五版)第1卷[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[2] 徐達(dá),蔣崇賢.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京:北京理工大學(xué)出版社, 1998.