车载CT方舱整装质心位置及轴荷分配的计算

帅万钧，苏卫华，刘帅，谭树林，牛福，武超，

段德光2，晁勇1

1.中国人民解放军总医院第一附属医院，北京 100048；2.军事医学科学院卫生装备研究所，天津 300161

车载CT方舱整装质心位置及轴荷分配的计算

帅万钧1，苏卫华2，刘帅1，谭树林2，牛福2，武超2，

段德光2，晁勇1

1.中国人民解放军总医院第一附属医院，北京 100048；2.军事医学科学院卫生装备研究所，天津 300161

近年来我国陆续发生了几次严重的地震灾害，机动式医疗系统尤其是车载式方舱医院已成为了亟需发展的关键医疗技术[1-2]。CT方舱是将CT装置安装于方舱中，通过车辆运输实现其在野外环境下的机动式应用，以期在发生重大自然灾害或战争时可对伤病员进行及时救治的装置[3-4]。CT方舱的主要组成部件有载车底盘、CT装置、方舱舱体及其附件等[5]。为保证机动车辆整装行驶中的安全性和稳定性，必须对整装质心位置和轴荷分配进行计算校核[6]。本文针对车载CT方舱进行相关计算和分析。

1 整装组成

1.1 载车底盘

CT方舱载车底盘采用陕汽SX2190P（6×6）型军用越野车二类底盘。该底盘在SX2190型基础上[7-8]加长了轴距，增加了上装的可利用空间，具有动力性好、适应性强、越野性能优良等特性。该底盘基本参数，见表1。另外，在底盘基础上设计安装了吊臂和吊钩，以实现载车自动装卸方舱。

表1 越野底盘SX2190P基本参数

外形尺寸[长（车架后端）×宽×高（满载）]（mm）8977×2500×3029±30车架纵梁后悬长度（mm）1660最高车速（km/h）≮92最大爬坡度≮45%连续换档加速时间（0～60 km/h）（s）≯40直接档加速时间（60～90 km/h)（s）≯55最低稳定车速（km/h）≯3最小离地间隙（mm）（驱动桥桥包最低端测量）≮310接近角(°)≮34离去角(°)≮31最大涉水深度（mm）≮1000（接涉水尾管）最大行驶侧坡（%）≮36最小转弯直径（m）≯24限定工况下燃油消耗量（L/100km）≯40续驶里程（km）≮700制动距离(初速30 km/h)（m）9．5匀速行驶驾驶员耳旁噪声V=50 km/h（dB(A)）≯85汽车加速行驶车外噪声（dB(A)）≯86

1.2 CT装置

CT装置选用GE公司生产的 Brivo325型CT机，基本参数见表2。

表2 GE Brivo325 CT装置基本参数

1.3 方舱

方舱采用军队6 m标准规格的双侧扩展医疗功能方舱[2,9]。方舱内安装有CT装置、空气调节设备、供配电设备、通讯设备等。方舱舱壁安装有铅防护屏蔽层[10]，防止CT工作时X射线泄漏。方舱内整体布局,见图1。

图1 CT方舱布局图

2 坐标系确定

建立笛卡尔坐标系，见图2。位置以空间坐标(X、Y、Z)表示。以X轴表示纵轴线（车头行进方向为正），Y轴表示偏离纵轴线的程度（向前行进时驾驶员左侧方向为正），Z轴表示高度位置（垂直地面向上方向为正）。以底盘前桥中心线与整车纵向中心线的交点在地面上的垂直投影点为坐标系原点。

图2 CT方舱坐标系示意图（mm）

基于上述坐标系，CT方舱各部件的质心分布情况，见表3。

表3 CT方舱各部件质心分布表

3 计算指标及方法

3.1 总质量

其中，M为CT方舱整装总质量，Mi为CT方舱各部件质量。

3.2 整装质心

其中，Xg、Yg、Zg为CT方舱整装质心坐标位置，M为CT方舱整装总质量；Xi、Yi、Zi为CT方舱各部件质心坐标位置，Mi为CT方舱各部件质量。

3.3 整车前后桥轴荷

其中，M前为前桥轴荷，M后为后桥轴荷，M为CT方舱整装总质量；L为车辆底盘轴距，Xi为CT方舱各部件质心X轴坐标位置，Mi为CT方舱各部件质量。

3.4 整车横向稳定性其中，T横为CT方舱整装横向稳定参数，B为车辆底盘轮距，Zg为CT方舱整装质心高度。

3.5 整车纵向稳定性

其中，T纵为CT方舱整装纵向稳定参数，C为CT方舱整装质心距离后桥的距离，Zg为CT方舱整装质心高度。

4 结果与分析

4.1 质心位置

按公式(1)计算，CT方舱整装总质量为21366 kg。

按公式(2)计算，各向所受到的力矩为：X轴方向（纵向）力矩和∑Gn·Xn=-79718649 kg·mm；Y轴方向（横向）力矩和∑Gn·Yn=577080 kg·mm；Z轴方向（高度）力矩和∑Gn·Zn=35241376 kg·mm；CT方舱整装质心位置坐标为（-3731 mm，27 mm，1649 mm）。

4.2 轴荷分配

按公式(3)计算，CT方舱中后轴载荷M后=15041 kg，占整装总质量70%；CT方舱前轴载荷M前=6325 kg，占整装总质量30%。参照表1可知，前、后轴荷分配均不超重，满足运输要求。

4.3 稳定性分析

根据GJB2225.6-1994的要求[11]，整车满载后，质心位置应尽可能低，质心高度应当符合横向、纵向稳定性要求。

按公式(4)计算，CT方舱整装横向稳定性T横=0.61＞0.6，满足标准要求。

按公式(5)计算，CT方舱整装纵向稳定性T纵=0.95＞0.6，满足标准要求。

5 结论

本文基于车载CT方舱的整装组成和内部布局，对CT方舱整装质心位置进行了计算，并对车辆运输的稳定性进行了初步分析。结果表明，CT方舱整装质心位置合理，前、后桥轴荷分配符合车辆底盘要求，运输稳定性达标。

[1] 王炳南．方舱医院发展与研究展望[J]．医疗卫生装备,2012, 33(1):92-93,96．

[2] 谭树林,赵秀国,段德光,等．武警方舱医院研究与设计[J]．医疗卫生装备,2012,33(11):75-77．

[3] 丁辉,候世科,樊毫军,等．武警方舱医院CT方舱的研制[J]．医疗卫生装备,2012,33(11):81-82,102．

[4] 武超,谭树林,苏卫华,等．车载移动式CT方舱的设计[J]．医疗卫生装备,2013,34(6):7-10．

[5] 晁勇,帅万钧,李安民,等．野外机动应用的车载CT方舱研究[J]．中国医疗设备,2014,29(4):27-29．

[6] 张一帆．某地面控制站方舱装车总体设计[J]．中国科技信息, 2012,(14):102-103．

[7] 袁宏明．谈SX2190 6×6越野汽车的整车设计[J]．重型汽车, 1996,34(3):16-18．

[8] 王国军,蒋美华,陈欣,等．SX2190越野汽车运输振动环境研究[J]．装备环境工程,2009,6(4):43-45．

[9] 苏卫华,谭树林,晁勇,等．CT方舱舱体布局研究与设计[J]．医疗卫生装备,2013,34(8):29-30．

[10] 晁勇,帅万钧,张少东,等．CT方舱电离辐射适形防护方法的研究[J]．医疗卫生装备,2014,35(5):25-28．

[11] 国防科学技术工业委员会．GJB 2225．6-1994地面电子对抗设备通用技术要求/方舱、厢式车和装车要求[S]．1995．

Calculation of Barycenter Position and Axle Load Distribution of Vehicle CT Shelter

SHUAI Wan-jun1, SU Wei-hua2, LIU Shuai1, TAN Shu-lin2, NIU Fu2, WU Chao2, DUAN De-guang2，CHAO Yong1
1.The First Affliated Hospital of General Hospital of PLA, Beijing 100048, China; 2.Institute of Medical Equipment, Academy of Military Medical Sciences, Tianjin 300161, China

为保证车载CT方舱设计的有效性，对方舱整装运输的安全性和稳定性进行了研究。基于车载CT方舱各部件的选型和布局，对CT方舱整装的质心位置和轴荷分配进行了计算，并对其横向稳定性和纵向稳定性进行了分析。研究结果表明，所设计的车载CT方舱满足国家相关标准要求。

CT方舱；质心；轴荷；横向稳定性；纵向稳定性

In order to assure the design validity of vehicle CT shelter, the safety and stability of the whole vehicle CT shelter during the transportation process were studied. The barycenter position and the axle load distribution as well as the lateral stability and longitudinal stability of the CT shelter were analyzed and calculated based on the type selection and the layout of various structures of the CT shelter. The research results showed that the CT shelter can meet relevant requirements of the national standards.

CT shelter; barycenter; axle load; lateral stability; longitudinal stability

TH774

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.06.009

1674-1633(2014)06-0025-03

2014-05-27

全军后勤科研重点项目（BWS13C030）。

本文作者：帅万钧，博士，高级工程师，主要研究方向为生物医学工程。

晁勇，医学工程科主任，副主任技师，主要研究方向为医学装备管理、研发和计量检测。

作者邮箱：smallshuai2002@hotmail．com