醫(yī)療方艙車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

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(jì)時(shí)應(yīng)從多方面考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。

2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(jì)時(shí)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(kāi)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(duì)CT方艙車和X線方艙車的艙體在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)備輻射對(duì)生物細(xì)胞殺傷作用的影響，對(duì)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(dòng)能率應(yīng)小于7.5 μSv/h。控制間艙頂以上和艙體以下無(wú)人居住或辦公，輻射安全防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)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(jì)時(shí)，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(shí)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(jì)兩個(gè)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(tái)車組成一個(gè)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(gè)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(dòng)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(jiǎn)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(kāi)便于操作人員用力拉開(kāi)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(kāi)始時(shí)簡(jiǎn)單的長(zhǎng)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(shí)與非擴(kuò)展式方艙尺寸相同，工作時(shí)展開(kāi)增加使用面積。擴(kuò)展式方艙又分為單擴(kuò)式(一側(cè)展開(kāi))和雙擴(kuò)式(雙側(cè)展開(kāi))，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(wú)法滿足其要求，為此國(guó)外于20世紀(jì)70年代開(kāi)始研究擴(kuò)展技術(shù)，我國(guó)擴(kuò)展方艙在借鑒國(guó)外擴(kuò)展方艙發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，也得到了長(zhǎng)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(kāi)撤收可采用液壓電控、機(jī)械電動(dòng)或機(jī)械助力手動(dòng)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(kāi)或撤收時(shí)間加長(zhǎng)。

3.2.2 抽拉式方艙

方艙地面擴(kuò)展常采用手動(dòng)抽拉式擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。展開(kāi)時(shí)，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?jī)蓚?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(gè)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(guò)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(jì)

醫(yī)療方艙車是醫(yī)療工作人員和傷病員所處場(chǎng)所，在總體結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下幾個(gè)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(duì)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(shí)，啟動(dòng)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(shí)，啟動(dòng)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(kāi)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(duì)側(cè)壁板上布置兩個(gè)換氣扇，在側(cè)壁板下部設(shè)為進(jìn)氣口，在另一個(gè)側(cè)壁板上部設(shè)為排氣口。考慮醫(yī)療裝備工作時(shí)對(duì)艙內(nèi)噪音的要求，設(shè)計(jì)時(shí)通常選用某型號(hào)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(guò)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(tái)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(duì)車內(nèi)工作臺(tái)照射點(diǎn)的總光照度為ΣEi=206 Lx。可見(jiàn)，4 m方艙選用6盞18 W日光燈即可滿足艙內(nèi)工作臺(tái)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(gè)，窗口玻璃尺寸為500 mm×500 mm，艙內(nèi)工作臺(tái)面上照度能夠滿足規(guī)范要求。對(duì)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(jì)成活動(dòng)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(jì)時(shí)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(kāi)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(jì)。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(jì)時(shí)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(jì)時(shí)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(wèn)題，冬季儲(chǔ)水防凍問(wèn)題等。若車輛駐車停放地面位置不平，水排不凈會(huì)導(dǎo)致管路凍壞，同時(shí)考慮運(yùn)輸時(shí)振動(dòng)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(jì)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(zhǎng)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(jì)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(guò)程中，整車質(zhì)心高度對(duì)行駛安全性有較大影響，質(zhì)心過(guò)高可能造成橫向翻車和縱向翻車，為避免行駛過(guò)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(jì)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(shì)

未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)是全領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行的，很難分清前方和后方。未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)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(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，我軍今后醫(yī)療方艙急需作防爆防彈加固，同時(shí)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(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)需要。

7 結(jié)語(yǔ)

醫(yī)療方艙車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)手冊(cè)(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(jì)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社, 1998.