新型大擴展比智能拓展車載醫療方艙及綜合檢查檢驗車的研制

李明，孟曉東，鄭靜晨，徐冬，趙喆，郝昱文，李曉雪

1.武警總醫院，北京 100039；2.南陽二機車輛制造有限公司，河南 南陽 473006

引言

目前我國災害醫學救援主要的救援形式是需要依托“帳篷醫院”和“野戰方艙”等移動醫療平臺在救援現場展開救治的“現場救治”模式。由于車載方艙具有機動能力強、環境適應能力好、展開快速的優點，被視為當今世界軍隊最佳“野戰醫院”模式之一[1]，也是未來的發展方向。然而目前現有的車載方艙由于展開面積有限，因此艙內功能單一，需要大量的方艙組合才能滿足醫療保障或醫療救援的需要。例如“十五”后期，我軍研發的第二代方艙醫院系統裝備，即現今使用的戰役衛勤快速支援保障系統，就由12臺方艙組成[2-3]。武警部隊研制的第一代武警移動方艙醫院，則是以移動方艙和帳篷組合的形式，由8臺方艙、8個帳篷及2臺保障車輛組成[4]。過多的方艙和帳篷使得每次任務出動車輛數量大，增加了保障難度，降低了機動能力，尤其是難以通過空運來實現高速機動。

因此我們研發出了一種新型的車載醫療方艙，該方艙能夠實現多級擴展，具有遠超以往車載方艙的使用面積，從而一臺方艙就能集成以往兩三臺方艙的醫療功能。該車載方艙能實現全自動的調平和展開，從而具有更快的部署和撤收速度。同時為該方艙專門設計了一體化的環境調節系統，從而具有更好的環境適應能力和自我保障能力。之后，以此方艙為平臺研制集成各類常規檢查檢驗功能的新型醫療處置車，并計劃在以后的工作中逐步以此平臺為基礎構建全新的車載方艙醫院。

計劃中以新型大擴展比車載醫療方艙為平臺構建的大擴展比車載方艙醫院的主體將包括外科處置車1輛、綜合處置車1輛、物資供應車1輛、保障車1輛、指揮車1輛，根據需要可額外配置帳篷，預計需要6輛車即可實現整個醫院的轉運，從而具有更高的集成度，更強的機動能力以及更快的部署速度。整體方案示意圖，見圖1。

圖1 方艙醫院整體方案示意圖

1 新型大擴展比智能拓展車載醫療方艙的研制

1.1 設計思想和方法

該項目的最終目的在于研制新型的環境適應能力更強、機動能力更強、功能更齊全、部署更快速的災害醫療救援系統，以提升現場救治效能，滿足我國應急醫療救援的實際需要。以此為目標，首先必須保證以下設計特點和參數要求：① 車載方艙必須具有大擴展比，能夠實現至少3級擴展，保證醫療布局的面積要求；② 方艙的調平和擴展必須實現一鍵自動完成，展收快速；③ 車載方艙必須具有高機動性，除能夠自行運輸外，整車外形、重量、軸荷、強度等各項性能必須滿足空運運輸要求；④ 車內的設備必須利于固定和展開，加快醫療功能的部署速度；⑤ 車載方艙必須具有良好的環境適應能力和艙內環境調節能力，能夠在高低溫、雨雪、潮濕等各種惡劣環境下保證醫療工作的實施。

具體的研制工作分為以下7 個階段：預研究階段、 概念研發階段、方案設計階段、方案驗證階段、工程設計階段、生產階段和試驗階段。

為保證各個階段的按時有效實施，設置以下8個關鍵節點及評審點：① 研制要求和參數確認及評審；② 初步方案設計及評審，參研單位確定（招投標）；③ 關鍵技術點設計及評審（包括擴展方案、支撐調平系統、環境保障系統、醫療方案、空運方案）；④ 整體方案確認及評審；⑤ 擴展及支撐調平系統原理樣機制作及驗證；⑥ 工程設計及評審；⑦樣機制作、出廠試驗及現場驗收；⑧ 三方試驗及最終驗收。

在該項目的研制工作中秉承以下的原則：① 項目整體管理，總師單位和各參研單位均由高層管理人員參與，組建專門的研發團隊，協調推進研制工作進展；② 重視預研工作，確保項目方案的合理性和先進性；③ 重視策劃和節點控制，各個分系統的研制采取同步工程，加快研制進程，保證各交付物符合預定參數要求。

1.2 整體介紹

智能拓展車載方艙由二類底盤、副車架、方艙艙體（由前艙和后艙兩部分組成）、支撐調平機構、擴展機構、空調系統等組成，見圖2。

圖2 車載方艙撤收狀態外形示意圖

車載方艙撤收狀態的外形尺寸（長×寬×高）為12000 mm× 3450 mm×2500 mm。方艙后艙兩側可以實現3級擴展，前艙兩側可以實現1級擴展，見圖3，包括設備和人員的總質量為26.2 T。

圖3 車載方艙展開狀態外形示意圖

擴展后內部尺寸如下：前擴展艙長5900 mm、寬3450 mm、面積18.2 m2；后擴展艙長12900 mm、寬5088 mm、面積65.6 m2；總面積83.8 m2使用面積大約是現有標準的雙側擴展方艙的2.5 倍。

1.3 底盤及改裝

底盤采用重汽ZZ1317N466GE1二類底盤，該型底盤具有同級底盤最大的車架可改裝長度，同時符合國軍標的環境適應性等相關要求，見圖4。

圖4 底盤外形尺寸示意圖

1.4 方艙支撐、調平系統

方艙的支撐、調平系統由副車架、主支腿、滑道支腿、控制系統組成，見圖5。

圖5 方艙支撐調平系統示意圖

滑軌采用創新的C型多層抽拉結構，結構可以保證各級滑道上表面處于一個平面內，以便于擴展艙的展開，各級滑道外側及下部設置有聚四氟乙烯滑塊，用于固定滑道及減少摩擦力，見圖6。

圖6 方艙滑軌示意圖

滑軌的擴展和撤收利用電機帶動齒輪傳動，通過齒條，將每一級滑軌推出，同時電機的減速機上帶有手動口，電力無法保障時可以手動展開，見圖7。

副車架和各級滑軌上各有一組電動支腿用以調平和支撐，支腿采用電機驅動的絲杠機構實現伸縮，同樣帶有手動開，可以實現電動和手動展開，見圖8。

圖7 滑軌擴展電機

圖8 調平支腿

另外，在副車架及各級滑軌上安裝有調平所使用的傾角傳感器，整車安裝17套雙軸傾角傳感器，用以感應車輛和滑軌姿態，實現自動調平。

1.5 方艙擴展系統

不同于以往的翻版式或四板聯動式方艙[5-6]，該方艙的擴展采用上下板對折的方式，后艙每側3級擴展，前艙每側1級擴展，每級擴展艙由擴展框架、上下板、側板、驅動機構組成。由電機帶動絲杠轉動推動與絲杠螺母鉸接的連桿，進而由連桿推動或拉動上、下板實現對折或展開，從而實現各級擴展艙的擴展和撤收，見圖9。

圖9 擴展結構示意圖

1.6 車載方艙的擴展控制

方艙支腿、滑軌、艙體的擴展控制系統主要由車載移動式控制器、步進驅動器、步進電機、限位開關、傾角傳感器及其他控制元件組成，采用CoDeSys 2.3軟件平臺開發控制程序，能夠精確控制多臺步進電機同步運轉。支腿的伸展及艙體調平、滑軌的展開、艙體的展開3套控制系統在控制箱內整合，實現方艙的一鍵式自動調平、擴展和撤收，僅需3人操作，40 min即可完成艙體展開或撤收工作。3級擴展艙的擴展撤收時間僅略高于以往單級擴展擴展艙的擴展撤收時間（30 min）[7]。

1.7 方艙的電氣系統

車載方艙的電氣系統采用多電源自動切換的供電模式，整車電源包括外部交流電源、柴油發電機（功率5 kW）、底盤蓄電池、功率為10 kVA的不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）光伏發電裝置[8]。正常工況下，由外部電源車/市電為整個電氣系統提供電源，此時UPS電源接入主回路中，并可起到穩壓作用，UPS電池處于充電狀態，當發生外部供電斷電情況時，自動切換為UPS供電，UPS將自身電池的直流電轉換為交流電為艙內重要負載和設備提供臨時供電，供電持續時間在30 min以內。如果短時間內無法排除故障恢復供電，則將供電模式切換到備用發電機供電，保證艙內重要負載和設備的用電要求。光伏發電裝置在車輛行駛過程中處于不工作狀態，當車輛停止運動且發動機自帶發電機不再工作后，光伏發電裝置開始工作，將光能轉化為電能輸送給底盤蓄電池，保證方艙在長時間靜止狀態且底盤發動機停止工作狀態下，蓄電池不會發生虧電。

1.8 環境調節系統方案

由于車載方艙面積大、結構特殊，普通的車載方艙空調無法滿足環境調節要求，因此，專為該方艙創新研制了一套整體空調系統[9]，空調系統安裝在駕駛室和艙體之間，通過風道向前艙和后艙供風，見圖10。該系統整合了制冷、制熱、除濕、通風、空氣過濾、制水、行車加熱等功能。

圖10 環境調節系統示意圖

1.9 空運適應性設計

為使車載方艙進一步符合應急災害救援要求，針對國產大飛機的參數要求，對車載方艙的外形尺寸、通過性、重量中心、軸荷、輪胎接地壓力、系固點及系固強度、沖擊等方面進行了專門的設計和校核，該車載方艙能夠適應空運運輸，在應急狀態下可以通過空運快速到達災害現場[10-11]。

2 檢查檢驗車的研制

以新型大擴展比智能拓展車載醫療方艙為平臺的檢查檢驗車，用于遂行重大災害現場大批量傷病員的檢查檢驗任務，也可用于重大事件現場醫療保障和邊遠地區巡診等批量傷病員的檢查檢驗任務。該方艙具有開展CT診斷、X射線診斷、超聲診斷和心電監護等功能，還可以進行血液、生化、免疫、細菌、血型鑒定等檢測和食品毒物檢測的功能。

擴展艙的頂板上預制有掛鉤和滑道，在艙體展開用，用醫用軟隔簾將艙室分隔為以下區域：CT/X射線檢查區、CT/X射線控制區、心電監護區、超聲檢查區、檢驗區、緩沖區（圖11）。一套方艙綜合了過去CT方艙、X線方艙、檢驗方艙、通道方艙等3～4輛車才能實現的檢查檢驗功能[12-15]。

圖11 檢查檢驗車艙內醫療布局示意圖

其中，將CT/X射線檢查區放置于較獨立的前擴展艙，在前擴展艙艙板、框架、門內嵌入鉛版以實現輻射屏蔽，鉛板依據CT輻射分布曲線以及防護的要求，不同的位置嵌入不同的厚度，進行適形防護[16]。

在撤收狀態，CT及X射線設備緊固于前擴展艙內，其余設備緊固于后擴展艙撤收后中部剩余的空間，其中檢驗區設備比較多，為減少設備展開時需要搬動的人力，以及便于設備的撤收、安放，設計了一套可以自動升降的一體化醫療設備箱組，箱組在艙體展開后可以整體推動到使用位置。打開箱蓋后，只需一鍵即可將設備自動升起，升起后箱組作為操作平臺使用。撤收時只需一鍵即可將設備下降收回箱內，蓋上箱蓋后，推回固定位置，即可整體與箱體安放、固定。該箱組相較于以往的多功能箱組，升降更便捷，進一步簡化了人員操作（圖12）。

圖12 自動升降的一體化醫療設備箱組示意圖

3 小結

新型大擴展比智能拓展車載醫療方艙具備各種傳統醫療方艙的優勢，包括結構強度、密封性能、保溫性能、天氣和氣候適應能力等，同時具有更大的使用面積、更快的展開速度、更強的機動性能。以該型方艙為平臺研制的醫療車，以及后續打造的移動醫院，功能更加齊全，各模塊的組合形式也比較靈活。對于展開地形的要求較低，適用于進一步的功能擴展，為災害現場醫療救援的理想解決方案，也是更適應我國實際需要的災害醫療救援方案。

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