พลศาสตร์ของการชนแบบไดนามิกและแนวทางการยึดตรึงสำหรับยานพาหนะที่รองรับผู้ใช้เก้าอี้รถเข็น
เมื่อติดตั้งยานพาหนะที่รองรับรถเข็นคนพิการ การพึ่งพิงเข็มขัดนิรภัยแบบมาตรฐานที่ติดตั้งโดยโรงงาน หรืออุปกรณ์เคลื่อนย้ายที่ไม่ผ่านการรับรอง จะก่อให้เกิดความเสี่ยงทางชีวกลศาสตร์ร้ายแรงถึงชีวิตในกรณีเกิดการชน สำหรับยานพาหนะทั่วไป ที่นั่งของผู้ผลิตต้นทาง (OEM) เข็มขัดนิรภัยแบบคาดรอบเอวและไหล่ที่รวมอยู่กับตัวรถ และเส้นทางการรับแรงจากโครงแชสซี ล้วนได้รับการออกแบบและผลิตโดยโรงงานเพื่อดูดซับพลังงานจากการกระแทก ตรงกันข้าม รถเข็นคนพิการที่ไม่ได้รับการดัดแปลงจะทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ช่วยการเคลื่อนที่เป็นหลัก มากกว่าที่นั่งในยานพาหนะ ในการชนที่ความเร็ว 30 ไมล์ต่อชั่วโมง การจัดวางแบบไม่ผ่านการรับรองจะทำให้ผู้โดยสารต้องเผชิญกับแรงพลิกกลับรุนแรง การเลื่อนตัวของเข็มขัดไหล่จนผิดตำแหน่งอย่างรุนแรง การเลื่อนตัวลงใต้เข็มขัดบริเวณหน้าท้อง (abdominal submarining) และความล้มเหลวของโครงสร้างเฟรม
เพื่อลดความเสี่ยงจากภาวะล้มเหลวเชิงพลศาสตร์ที่อาจทำให้เสียชีวิตเหล่านี้ ผู้ให้บริการขนส่งสำหรับผู้พิการ ฝ่ายรถโรงเรียน และผู้กำหนดข้อกำหนดสำหรับยานพาหนะที่ผ่านการดัดแปลงเชิงพาณิชย์ จำเป็นต้องใช้มาตรฐานที่ผ่านการทดสอบการชนแบบบูรณาการ โดยเฉพาะกรอบมาตรฐาน RESNA WC19 ร่วมกับเทคโนโลยีระบบยึดตรึงอัตโนมัติภายในยานพาหนะที่รองรับรถเข็นคนพิการซึ่งได้รับการรับรอง ยานพาหนะที่รองรับรถเข็นคนพิการ .
ภาวะล้มเหลวทางชีวกลศาสตร์จากการยึดตรึงยานพาหนะที่ไม่สอดคล้องตามมาตรฐาน
ในการชนด้านหน้า พลังงานจลน์ที่ถ่ายโอนไปยังผู้โดยสารที่นั่งอยู่จะขึ้นอยู่โดยตรงกับจุดยึดเบาะ จุดศูนย์กลางมวล และรูปทรงเรขาคณิตของเข็มขัดนิรภัย รถเข็นมาตรฐานทำให้จุดศูนย์กลางมวลของผู้โดยสารสูงกว่าการนั่งในที่นั่งยานยนต์แบบมาตรฐาน ดังนั้นเมื่อเกิดการลดความเร็วอย่างรวดเร็ว จุดศูนย์กลางมวลที่สูงนี้จะสร้างโมเมนต์การพลิกไปข้างหน้าอย่างมหาศาล
เมื่อตรึงอุปกรณ์ช่วยการเคลื่อนที่ที่ไม่ผ่านการทดสอบการชนใน ยานพาหนะที่รองรับรถเข็นคนพิการ จะเกิดความล้มเหลวเชิงโครงสร้างหลักสามประการ
-
การเลื่อนตัวลงใต้เข็มขัดและบาดเจ็บต่ออวัยวะภายใน: หากไม่มีจุดยึดเข็มขัดบริเวณกระดูกเชิงกรานที่ออกแบบมาอย่างแข็งแรงและแม่นยำ เข็มขัดแบบคาดเอวทั่วไปจะเลื่อนขึ้นเหนือสันกระดูกเชิงกรานเข้าสู่ช่องท้องส่วนอ่อน ภายใต้แรงโหลดแบบไดนามิกขณะเกิดการชน ผู้โดยสารจะเลื่อนตัวลงและเคลื่อนไปข้างหน้าใต้เข็มขัด ส่งผลให้พลังงานจลน์ขนาดใหญ่ถ่ายโอนโดยตรงเข้าสู่อวัยวะภายในและกระดูกสันหลังส่วนเอว
-
การพังทลายของโครงสร้างและการแตกสลายของโครงเฟรม: เก้าอี้เคลื่อนที่ที่ไม่ได้รับการออกแบบตามมาตรฐาน WC19 ขาดโครงสร้างเหล็กกล่องหรือโลหะผสมอลูมิเนียมที่เสริมความแข็งแรง ซึ่งจำเป็นต้องทนต่อแรงชะลอตัวระดับ 20-g ได้ โครงสร้างมักยุบตัว รอยเชื่อมหลุดออกจากกัน และหลุดพ้นจากจุดยึดที่ติดตั้งกับพื้นรถ เมื่อหลุดออกแล้ว เก้าอี้เองจะกลายเป็นวัตถุหนักที่พุ่งเข้าใส่ภายในห้องโดยสาร
-
การเคลื่อนที่ของศีรษะรุนแรงมากเกินไปและการกระแทกแบบเหวี่ยงคออย่างรุนแรง: รถเข็นทั่วไปมีพนักพิงหลังที่ไม่แข็งแรง ที่จับด้านหลัง และชุดล้อหลังที่ไม่สามารถดูดซับพลังงานใดๆ ได้เลย ภายใต้แรงกระแทกจากการชน พนักพิงหลังอาจยุบตัวหรือยื่นเข้ามาด้านหน้า ในขณะที่ศีรษะที่ไม่มีการตรึงไว้จะพุ่งไปข้างหน้าด้วยความเร็วสูง ส่งผลให้เกิดภาวะกระดูกฐานกะโหลกศีรษะหักอย่างรุนแรง หรือบาดเจ็บที่กระดูกสันหลังจากการยืดตัวเกินขีดจำกัด
การวิเคราะห์ข้อมูลการชนอย่างเข้มงวดจากสถาบันวิจัยการขนส่งมหาวิทยาลัยมิชิแกน (UMTRI) เน้นย้ำโหมดความล้มเหลวที่รุนแรงเหล่านี้ โดยพิสูจน์ว่าผู้ใช้รถเข็นที่นั่งในระบบติดตั้งที่ไม่ได้รับการรับรองมีความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บรุนแรงสูงกว่าผู้โดยสารที่สามารถเดินได้ซึ่งใช้เข็มขัดนิรภัยแบบมาตรฐานของผู้ผลิตรถยนต์ (OEM) ได้สูงสุดถึง 45 เท่า
มาตรฐาน WC19: การออกแบบระบบป้องกันผู้โดยสารแบบบูรณาการ
มาตรฐาน RESNA WC19 กำหนดกรอบแนวทางสมัครใจที่ครอบคลุมสำหรับการประเมินความสามารถในการทนต่อแรงกระแทกขณะเกิดอุบัติเหตุ รถเข็นเพื่อการเคลื่อนที่ที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน WC19 ได้รับการออกแบบ ทดสอบ และให้คะแนนอย่างชัดเจนเพื่อทำหน้าที่เป็นที่นั่งในรถยนต์ที่หันไปทางด้านหน้าภายใน ยานพาหนะที่รองรับรถเข็นคนพิการ .
สถาปัตยกรรมเส้นทางรับแรงแบบบูรณาการ
-
โครงสร้างพื้นรถและแชสซี: เชื่อมต่อโดยตรงกับสายรัดแบบ 4 จุด หรือหมุดยึด AWTORS
-
โครงรถเข็นที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน WC19: ส่งผ่านแรงกระแทกผ่านจุดยึดที่แข็งแรงพิเศษซึ่งฝังอยู่ในตัวโครง
-
เข็มขัดรัดบริเวณเชิงกรานและไหล่: รักษารูปแบบการกระจายแรงต่อร่างกายให้เหมาะสมตามแนวกระดูกเชิงกรานส่วนบน (iliac crests) และกระดูกหน้าอก (sternum)
พารามิเตอร์การทดสอบแบบไดนามิกด้วยรถลาก
เพื่อให้ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน WC19 อุปกรณ์ช่วยการเคลื่อนที่ต้องผ่านการทดสอบแบบไดนามิกด้วยรถลากอย่างเข้มงวด ซึ่งจำลองการชนด้านหน้ารุนแรงที่ความเร็ว 30 ไมล์ต่อชั่วโมง (48 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) พร้อมแรงชะลอตัว 20-g:
-
ความแข็งแรงของโครงสร้าง: โครงสร้างหลัก แผ่นนั่ง และกลไกพับต้องคงความสมบูรณ์เชิงโครงสร้างไว้โดยไม่แตกร้าวหรือปล่อยหุ่นจำลองผู้ใช้ออกจากเก้าอี้
-
การสอดคล้องกับจุดยึด: เก้าอี้ต้องมีจุดยึดโครงสร้างที่เข้าถึงได้ง่ายและระบุไว้อย่างชัดเจนจำนวนสี่จุด ซึ่งแต่ละจุดต้องสามารถรับแรงดึงจากสายรัดได้มากกว่า 2,500 ปอนด์
-
ระยะว่างและรูปทรงเรขาคณิต: ระบบยึดกระดูกเชิงกรานแบบบูรณาการต้องติดตั้งโดยตรงกับโครงสร้างเก้าอี้ที่มุมเรขาคณิตเฉพาะ (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 45 ถึง 75 องศา เทียบกับระนาบแนวนอน) เพื่อป้องกันไม่ให้เข็มขัดเลื่อนหลุด และเพิ่มประสิทธิภาพในการยึดกระดูกเชิงกราน
ผลการสอบสวนอุบัติเหตุของ NHTSA แสดงให้เห็นว่า การใช้เก้าอี้ที่สอดคล้องกับมาตรฐาน WC19 ร่วมกับระบบเข็มขัดนิรภัยสามจุดที่จัดวางตำแหน่งอย่างเหมาะสมภายในยานพาหนะที่ได้รับการรับรอง ยานพาหนะที่รองรับรถเข็นคนพิการ ช่วยลดอัตราการบาดเจ็บระดับปานกลางถึงรุนแรงจากการชนลงได้สูงสุดถึงร้อยละ 76
ระบบการยึดตรึงอัตโนมัติ (AWTORS) เทียบกับวิธีการยึดตรึงด้วยมือ
แม้ว่าวิธีการยึดตรึงแบบสายรัดสี่จุดที่ใช้มือจะสอดคล้องกับมาตรฐานพื้นฐานสำหรับการขนส่ง แต่ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยของวิธีนี้ถูกจำกัดอย่างมากจากข้อผิดพลาดของมนุษย์ สายรัดที่รัดแน่นเกินไปจะทำให้โครงสร้างเก้าอี้เสียรูป ในขณะที่สายรัดที่หลวมเกินไปจะทำให้เก้าอี้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้มากเกินควรระหว่างการเบรกหรือการกระแทก
| พารามิเตอร์การยึดตรึง | ระบบสายรัดสี่จุดแบบใช้มือ | ระบบการเชื่อมต่อแบบหมุดอัตโนมัติ (AWTORS) |
|---|---|---|
| กลไกการเชื่อมต่อ | การดึงสายรัดด้วยมือแบบล็อกแรงตึงที่ปรับเปลี่ยนได้ | การล็อกด้วยกรงเล็บกลไกเข้ากับหมุด |
| ระยะเวลาในการโหลดแต่ละรอบ | ใช้เวลา 3 ถึง 5 นาทีต่อผู้โดยสารหนึ่งคน | ใช้เวลาน้อยกว่า 15 วินาที (กดปุ่มเพียงครั้งเดียว) |
| จุดอ่อนจากการผิดพลาดของผู้ขับขี่ | สูง (มุมการยึดที่ไม่เหมาะสม สายรัดหย่อน) | ต่ำมาก (สถานะล็อกแบบไบนารี) |
| ระบบควบคุมการเคลื่อนที่แบบไดนามิก | ปานกลาง (ขึ้นอยู่กับการยืดตัวของสายรัด) | เหนือกว่า (การเชื่อมต่อทางกลแบบแข็งแรง) |
ระบบการยึดย่างอัตโนมัติและระบบยึดผู้โดยสาร (AWTORS) แก้ไขความไม่สอดคล้องกันในการบรรทุกในยานพาหนะเชิงพาณิชย์ทุกคัน ยานพาหนะที่รองรับรถเข็นคนพิการ ด้วยการใช้สถานีรองรับที่ติดตั้งกับพื้นรถแบบทนทานสูง ซึ่งเชื่อมต่อทางกลกับหมุดเหล็กที่ติดตั้งอยู่บนโครงสร้าง WC19 AWTORS จึงสร้างการเชื่อมต่อที่แข็งแรงและสามารถทำซ้ำได้แน่นอนโดยตรงกับโครงแชสซีของยานพาหนะ
การกำจัดความแปรปรวนจากผู้ปฏิบัติงานทำให้มั่นใจว่าพลังงานจากการชนจะไหลผ่านเส้นทางรับแรงที่ออกแบบไว้ล่วงหน้า แทนที่จะไหลผ่านจุดโครงสร้างบนเก้าอี้ที่ยังไม่ได้รับการตรวจสอบ ซึ่งช่วยคุ้มครองผู้โดยสารตลอดทุกการเดินทาง
กรอบข้อบังคับเพื่อความสอดคล้องสำหรับผู้ประกอบการกองยานพาหนะ
ผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อรถสำหรับกองยานพาหนะและผู้เชี่ยวชาญด้านการแปลงสภาพยานพาหนะ ซึ่งดำเนินบริการขนส่งเสริม (paratransit) การขนส่งทางการแพทย์ที่ไม่ใช่กรณีฉุกเฉิน (NEMT) หรือรถรับส่งนักเรียนที่รองรับผู้พิการ จำต้องเข้าใจและปฏิบัติตามกรอบระเบียบข้อบังคับหลายระดับ เพื่อให้มั่นใจว่ารถทั้งคันสอดคล้องตามข้อกำหนดอย่างครบถ้วน
-
RESNA WC19 / ISO 7176-19: มาตรฐานประสิทธิภาพในการชนด้านหน้าแบบไดนามิก สำหรับรถเข็นที่ใช้เป็นที่นั่งในยานยนต์
-
FMVSS No. 222: มาตรฐานความปลอดภัยของยานยนต์ระดับรัฐบาลกลาง ว่าด้วยการจัดวางที่นั่งในรถโรงเรียน เขตการยึดตรึง และข้อกำหนดด้านความแข็งแรงของโครงสร้างสำหรับยานพาหนะเชิงพาณิชย์ ยานพาหนะที่รองรับรถเข็นคนพิการ .
-
การปฏิบัติตาม ADA Title III: แนวทางระดับรัฐบาลกลาง ซึ่งกำหนดข้อกำหนดขั้นต่ำเกี่ยวกับพื้นที่ว่างบนพื้นที่ใช้งาน ความชันของทางลาด ความสูงของประตูทางเข้า และการติดตั้งระบบยึดตรึงในกองยานพาหนะขนส่งสาธารณะและเอกชน
สำหรับการแปลงสภาพยานพาหนะเฉพาะทาง ผู้ซื้ออุปกรณ์ควรตรวจสอบความสอดคล้องตามข้อกำหนดผ่านโครงการตรวจสอบโดยบุคคลที่สามที่ได้รับการรับรอง เช่น โครงการรับรองคุณภาพของ NMEDA (National Mobility Equipment Dealers Association) ซึ่งรับรองว่าโครงสร้างแชสซีที่ผ่านการดัดแปลงแล้วสามารถผ่านการทดสอบแบบไดนามิกตามข้อกำหนดที่เข้มงวด
รายการตรวจสอบการยืนยันการตรึงอุปกรณ์สำหรับการบำรุงรักษาฝูงยานพาหนะ
เพื่อบังคับใช้มาตรฐานความปลอดภัยอย่างเข้มงวด ผู้ดำเนินงานฝูงยานพาหนะควรนำแนวทางการตรวจสอบปฏิบัติการนี้ไปใช้กับทุก ยานพาหนะที่รองรับรถเข็นคนพิการ :
-
ตรวจสอบสัญลักษณ์การขนส่ง WC19: ยืนยันว่าอุปกรณ์ช่วยการเคลื่อนที่มีตะขอตรึงสำหรับการขนส่งแบบถาวร ซึ่งประทับสัญลักษณ์การรับรองตามมาตรฐาน WC19 อย่างเป็นทางการ
-
ตรวจสอบรางยึดพื้น: ตรวจดูสลักเกลียวที่ยึดราง L-track หรือสถานีเชื่อมต่อ ว่ามีการกัดกร่อน มีสิ่งสกปรกสะสม หรือสูญเสียแรงบิดเมื่อเปรียบเทียบกับข้อกำหนดของโครงแชสซี
-
ตรวจสอบรูปทรงเรขาคณิตของการตรึง: ให้แน่ใจว่าเข็มขัดไหล่พาดผ่านส่วนกลางของกระดูกไหปลาร้าของผู้โดยสาร โดยไม่สัมผัสกับลำคอ และเข็มขัดเชิงกระดูกเชิงกรานวางแน่นบนกระดูกสะโพกส่วนล่าง
-
ทดสอบกลไกการล็อก: ยืนยันว่าระบบเชื่อมต่อแบบหมุด AWTORS ให้สัญญาณยืนยันทั้งแบบเสียงและภาพเมื่อการเชื่อมต่อเสร็จสมบูรณ์ก่อนเริ่มการเดินทางของยานพาหนะ
ด้วยการติดตั้งอุปกรณ์ที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน WC19 เทคโนโลยีการจอดเทียบแบบอัตโนมัติ และวิศวกรรมที่ให้ความสำคัญกับความปลอดภัยเป็นอันดับแรกในทุก ยานพาหนะที่รองรับรถเข็นคนพิการ , ผู้ให้บริการขนส่งสาธารณะสามารถขจัดความเสี่ยงที่ป้องกันได้ ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของรัฐบาลกลางอย่างเคร่งครัด และปกป้องผู้โดยสารด้วยโครงสร้างที่มีความปลอดภัยสูงสุด สำรวจฮาร์ดแวร์สำหรับการแปลงขั้นสูง ทางลาด และโซลูชันระบบยึดตรึงแบบอัตโนมัติได้ที่
สารบัญ
- พลศาสตร์ของการชนแบบไดนามิกและแนวทางการยึดตรึงสำหรับยานพาหนะที่รองรับผู้ใช้เก้าอี้รถเข็น
- ภาวะล้มเหลวทางชีวกลศาสตร์จากการยึดตรึงยานพาหนะที่ไม่สอดคล้องตามมาตรฐาน
- มาตรฐาน WC19: การออกแบบระบบป้องกันผู้โดยสารแบบบูรณาการ
- ระบบการยึดตรึงอัตโนมัติ (AWTORS) เทียบกับวิธีการยึดตรึงด้วยมือ
- กรอบข้อบังคับเพื่อความสอดคล้องสำหรับผู้ประกอบการกองยานพาหนะ
- รายการตรวจสอบการยืนยันการตรึงอุปกรณ์สำหรับการบำรุงรักษาฝูงยานพาหนะ