新型警用安全騎行服探究

吳澤宇，林 泉，高杞袁，胡靜瀅

（廣東警官學院，廣東 廣州 510440）

1 引言

1.1 研究背景

隨著全國各地每年各種類型的私家車保有量不斷增多，摩托車事故發生率高居不下。包括執勤的警務人員在內，中國騎行人數在1 億以上，其中執法人員在執勤中發生摩托車禍事故而殉職的案例也不在少數。根據相關數據表明，摩托車駕駛人數十分龐大，并且每年呈現逐漸上升的態勢。在越來越強調安全出行的當今社會，人們對于騎行安全防護裝備的要求也越來越嚴格，從摩托車輛的設計、頭盔到安全服都逐漸朝著科技化和安全化的態勢發展。騎行服作為一線警務人員必不可少的騎行裝備，如何提高對人體安全的保護度是眾多騎行服設計師和騎行服生產廠家的研究目標之一。現有市場專門針對騎行安全服的設計比較少見，將成熟的智能穿戴技術和安全設備運用到摩托騎行服上，多功能化、安全化的設計將為大量的執勤警務人員帶來安全有效的騎行保護。

1.2 研究意義

新型警用安全騎行服具備原有的輕捷方便，又增加了新的功能，能夠有效地保護發生交通安全意外的警務人員，又帶有緊急救援裝置，不僅能供民警自己使用，也能參與現場緊急救援，給予更多落水人員幫助。同時，新型警用安全騎行服可極大提高民警處理緊急事故的能力并提升民警自身的安全系數，保證人民群眾生命財產安全的同時也可保證民警的自身安全，尤其是能夠顯著提升民警對落水群眾的救援能力。

1.3 國內外研究綜述

1.3.1 國內研究情況

國內也有相關研究，而且已經做出了可運用于實踐的樣品，較為著名的有以下產品。一是北京的ActiveProtective，ActiveProtective 公 司 設 計 了一款可隨身佩戴的安全氣囊，可以在老年人摔倒時保護他們的髖骨，該公司CTORobertBuckman 博士，在當外科醫生時注意到，前來就醫的老人許多都是跌倒導致髖骨骨折被救助人員送進醫院，而且受傷部位的治愈率十分渺茫。所以他提出了通過安全氣囊保護老人意外跌倒的創意。

對于汽車駕駛人來說，碰撞是一個隨時隨地可能發生的危險，而安全氣囊能夠有效降低車輛碰撞時對人體的沖擊力，這就是全世界的汽車都會裝備諸如安全氣囊等安全設施的原由。前文提到，對于老年人群而言，即使是輕微的跌倒也會給他們帶來嚴重的傷害，對他們的生命構成嚴重威脅。因此，ActiveProtective 公司設計了一款可讓人隨身攜帶的安全氣囊服，可以在摔倒時保護老年人群的生命安全。

二是中國保安協會保安科技研究所研制的摩托車安全氣囊服。設計為背心式馬甲和長袖茄克裝的氣囊服，針對高風險職業特點研制，衣服內的氣囊組由頸椎、胸椎、腰椎、尾椎等部位的氣囊組成。當發生撞車或摔車交通事故緊急狀態時，該服裝能在0.5 s 時間內自行啟動層內的氣囊，迅速充滿氣體，為人體的頸部、胸部、腰部、尾椎等重要部位減緩外力撞擊，可有效地保護生命安全。

1.3.2 國外研究情況

目前國外的相關研究，以下的兩家公司較為突出。一是意大利的Alpinestars（A 星），A 星的Tech-Air 有普通和專業兩種版本。專業版可以很容易地插入芯片，并且系統硬件可以從專業版變為普通版，但普通版本不能更改其硬件。在檢測到碰撞事故后，Tech-Air 將在45 ms 內啟動保護。這些氣囊系統曾經只供兩輪精英使用，但其價格高昂，維修成本也是一般大眾消費水平所不能接受的。

二是意大利的Ducati Motor Holding S.p.A.，NYSE：DMH（杜卡迪），杜卡迪公司聯合摩托車服裝生產商Dainese 開發了一款全新的可穿戴的安全系統，它就是Ducatl Multistrada D-Air。服裝由車內的傳感器以及機車夾克內的安全技能所組成。在車子行駛時，車內的傳感器會自動地檢測車子速度剎車等信息，接著通過Wifi 連接賽車服，在機車即將發生意外的時候，傳感器會提醒檢測到危險，然后發出指令，在45 ms 之內將安全氣囊彈出，從而減少車手關鍵部位的傷害。有兩個版本，一是競賽版，二是民用版。競賽版為了減重只對頸肩和鎖骨進行保護，而民用版的則是能夠保護全身。市場售價折合人民幣1 4000 元。

另外，意大利的賽車安全服裝公司研發了一款帶有電子安全氣囊裝置的摩托車防護衣，該摩托車防護衣的充氣式氣囊配有多個電子感應器探頭及電子系統，內置有微型電池組和含氮混合氣體。當摩托車發生碰撞事故時，這種防護衣的感應器在0.05 ms 內自動把位于駕駛人的頸部、上背部、肩部及胸部的安全控制氣囊打開，保護摩托車駕人者的肩部、鎖骨及頸部不受到碰撞傷害。

1.4 當前安全騎行服的主要問題

綜上所述，目前市面上的摩托車騎行服絕大多的設計依賴于新材料、電子傳感器和微型電腦等高成本、高精度的裝置，沒考慮到這些高精度的儀器是否能夠在惡劣的環境下還能正常運作。此外，由于騎行服過高的成本導致難以普及所有摩托車駕駛人。還由于氣囊的啟動要求高、結構復雜、成本高等這都是現有摩托車騎行服的主要問題。另外，現有的摩托車騎行服功能性過于單一，無法適應越來越復雜的路況。

2 結構介紹

2.1 基本結構

新型警用騎行服在現有的警用騎行服的基礎上加入安全氣囊裝置和水上救援裝置。該騎行服的安全氣囊的觸發方式采用的是簡易的機械拉環拉動撞針物理觸發裝置，該氣囊充氣的反應為物理反應，采用市面上廉價的二氧化碳氣體壓縮儲存在氣囊瓶里，通過簡單的物理觸發撞擊，讓氣囊內被壓縮的氣體迅速充滿氣囊，形成緩沖層。

該騎行服分為兩層，第一層衣料的內側固定連接有第二層衣料，第二層衣料與第一層衣料之間設置有中空層，中空層的內部設置有若干組第一充氣囊，第一充氣囊之間均固定連接有充氣管道，第一層衣料的上方固定連接有衣服立領，衣服立領的外側固定連接有魔術貼，魔術貼與衣服立領之間設置有第二充氣囊，魔術貼的外側固定連接有第二儲氣瓶，第一層衣料的左右兩側均固定連接有衣袖。衣袖下擺處開出鋁合金圈小口，在小口處安裝手動助力器，在使用手動檔位時啟用助力器提供額外動力，使點爆氣囊所需人力降低至15～20 N，方便及時開啟手動擋下水施救。

2.2 安全氣囊

2.2.1 安全氣囊工作原理

在車輛發生碰撞事故時，安全氣囊主要用于保護摩托車駕駛人的身體。當駕駛人由于慣性離開車輛的瞬間，安全氣囊的保險繩帶動球銷從座位上快速脫離，氣瓶坐內的空心撞針將氣瓶擊穿。氣體能在0.5 s 內從氣瓶充滿藏于衣服夾層內的氣囊，就可以讓駕駛人在落地前形成一個可以有效保護人體重要部位的安全氣囊，從而讓駕駛人免受到更大傷害。

2.2.2 安全氣囊防護原理

安全氣囊運用阻尼減震原理進行防護，充氣后的氣囊可視為阻尼層。阻尼是指阻礙物體的相對運動、并把運動能量轉化為熱能或其他可以耗散能量的一種作用。固體振動時，阻尼可使固體振動的能量盡可能多地耗散在阻尼層中，從而達到緩沖的目的。

2.2.3 安全氣囊的設計

新型警用安全騎行服所設計的氣囊呈馬甲形狀，且將頸部、腰部等重要部位包裹，避免發生事故時的致命傷害，且在發生水情時可充當一件臨時救生衣，其氣囊充氣后的形狀成馬甲形狀將頸部與腰部包圍。

2.3 多功能立領

多功能立領材質與救生圈類似，在平時只是薄薄的一層呈長方形，然后長方形可被多次折疊呈一個細長方形呈衣領狀經魔術貼粘貼騎行服頸部上充當一個立領。

2.4 各部位材料組成

總體采用材料：熒光黃尼龍耐磨網眼面料，3M反光晶格可視反光材料，新型防刺耐磨材料，透氣網布，充氣氣瓶，ACF 極限緩沖材料，D30 材料，錦綸，300D 牛津布面料。

第一層采用防水防刺刀耐磨材料，在左右手腕處可根據自己的要求用袖扣調節袖子開口大小，衣服左右兩側也是可以用松緊帶調節松緊程度。

中空層有氣囊層。衣服左胸處有一個內置氣囊瓶，可為前胸和后背的氣囊層快速充氣，立領處有一個可拆卸可折疊的充氣救生氣囊，救生氣囊的充氣方式是將氣囊瓶放進折疊的救生氣囊里面，為救生氣囊迅速充氣。頸部的救生氣囊在未充氣時，折疊四次成一個長條形狀放在立領處，然后用魔術貼粘貼固定。

第二層采用延展性好，較為光滑的材料，穿著舒適有型無束縛感，且內層有多功能口袋。

2.5 啟動檔位

2.5.1 雙重擋位

警用安全騎行服設有兩個擋位。一是手動擋位，即是需要手動開啟氣囊裝置的裝置。二是被動擋位，即是需要由系于載具處的觸發裝置點爆氣囊的檔位。警用安全騎行服設有兩個氣囊瓶，一個裝在胸前（稱為A 瓶），另一個裝在肩上（稱為B 瓶）。A 瓶與騎行服的安全氣囊相連，A 瓶與一個拉環連接形成撞針式的觸發裝置，拉環隱藏在衣服內側。氣囊瓶負責立領和氣囊服的充氣，當拔出氣囊瓶蓋時，胸前的氣囊瓶較大，為保護駕駛者的安全氣囊充氣，氣囊瓶采用機械拉環撞針結構與氣囊馬甲連接，在警用摩托車上用一根含有登山鎖扣的繩子與拉環連接。

另一個較小的氣囊瓶（B 瓶）不進行連接，單獨放在肩上的一個隱藏式口袋，該氣囊瓶是立領的充氣裝置。因為立領體積本身不大，所需充氣體積小，所以氣囊瓶約有兩個指關節大小，體積小、方便民警攜帶。

2.5.2 設計意義

一是當警員遇到落水人員時，警員可以拉動馬甲式氣囊的充氣裝置，氣囊快速充氣形成保護警員自身的救生衣。在將魔術貼式立領撕下、展開，并使用置于騎行服肩部的微型充氣瓶（不超過兩節手指頭）對準該囊插口充氣，在短時間內形成一個滿足落水人員救生需要的救生氣囊。

二是保障警員自身安全，繩索在平時不需要時可卷起或收起放置，拉環連接后在事故發生時因人車分離從而將拉環拉開觸發氣囊，可在需要高速行駛的時候使用，對自身形成保護作用。在不需要的情況下拉環隱藏在衣服內側，防止被他人惡意扯開觸發氣囊，衣服外有一個拉鏈口可將拉環拉出外面與警用摩托車連接。

3 主要功能

3.1 水上救援

警務人員在外出執勤遇到落水人員時，可能會礙于無救援工具而不能進行第一時間及時救援。針對該問題研究，新型警用安全騎行服的立領處設計了一個可拆卸式的魔術貼快速充氣裝置，并為安全氣囊設置了手動啟動模式，以便警務人員遇到落水群眾時及時救援。當警務人員遇到落水人員時，警務人員可以拉動馬甲式安全氣囊的充氣裝置，氣囊快速充氣形成保護警員自身的救生衣。立領快速充氣形成一個具有足夠浮力的物體，自身的氣囊服可手動啟動充氣，而后又可充當臨時救生衣，可以下水將漂浮物送給落水者同時與其保持一定距離，既可救人也可以保護自身的安全。

3.2 碰撞保護

傳統的警用騎行服對重要關節部位缺少保護性措施，而新型警用安全騎行服加大了對重要關節的保護性，考慮在脆弱的關節處，如肘部、肩部等部位使用可拆卸式的D3O 非牛頓流體材料增強對關節的保護，降低地面摩擦對關節的損害，大大提高了安全性。警員在穿上新型警用安全騎行服發生意外事故時，通過簡易的機械拉環拉動撞針物理觸發裝置對氣囊體進行充氣，由于馬甲式安全氣囊本體的前胸部延伸至安全騎行服本體的背部。因此在發生意外時，能夠對駕駛員的胸前及腰部等關鍵部位進行有效保護、安全性佳。

4 結語

新型警用安全騎行服自帶部分護具，第一層在外觀上保留原警用騎行服外觀，而在內部縫合魔術貼，通過該魔術貼來固定防護層及氣囊層。第二層通過使用兩面具有魔術貼的輕便防刺布料，使用比較厚且粗糙的夾層布，在其夾層部位添加陶瓷片以達到防刺的目的。第三層計劃放置氣囊層，氣囊層將放置安全氣囊服。騎行服衣領處的立領將改裝為隨身救生圈，計劃在立領處添加夾層，在領口添加兩個暗扣以固定夾層，夾層中內置現有救生腰帶的氣囊圈部分。

文章對現有的摩托車安全騎行服的缺陷進行剖析，結合國內外先進的產品，進一步探索與革新，讓警用安全騎行服借助新的設計實現事故防護能力大幅度提升、適用范圍大幅度增加。通過研究現實痛點問題并提出解決方案，提高了機關的戰斗力，保護了一線民警的生命安全，提高了一線民警的應急能力，面對突發事件能夠為民警提供安全保障和救援工具，助力了科技的創新與發展。