新型大扩展比智能拓展车载医疗方舱及综合检查检验车的研制

李明，孟晓东，郑静晨，徐冬，赵喆，郝昱文，李晓雪

1.武警总医院，北京 100039；2.南阳二机车辆制造有限公司，河南 南阳 473006

引言

目前我国灾害医学救援主要的救援形式是需要依托“帐篷医院”和“野战方舱”等移动医疗平台在救援现场展开救治的“现场救治”模式。由于车载方舱具有机动能力强、环境适应能力好、展开快速的优点，被视为当今世界军队最佳“野战医院”模式之一[1]，也是未来的发展方向。然而目前现有的车载方舱由于展开面积有限，因此舱内功能单一，需要大量的方舱组合才能满足医疗保障或医疗救援的需要。例如“十五”后期，我军研发的第二代方舱医院系统装备，即现今使用的战役卫勤快速支援保障系统，就由12台方舱组成[2-3]。武警部队研制的第一代武警移动方舱医院，则是以移动方舱和帐篷组合的形式，由8台方舱、8个帐篷及2台保障车辆组成[4]。过多的方舱和帐篷使得每次任务出动车辆数量大，增加了保障难度，降低了机动能力，尤其是难以通过空运来实现高速机动。

因此我们研发出了一种新型的车载医疗方舱，该方舱能够实现多级扩展，具有远超以往车载方舱的使用面积，从而一台方舱就能集成以往两三台方舱的医疗功能。该车载方舱能实现全自动的调平和展开，从而具有更快的部署和撤收速度。同时为该方舱专门设计了一体化的环境调节系统，从而具有更好的环境适应能力和自我保障能力。之后，以此方舱为平台研制集成各类常规检查检验功能的新型医疗处置车，并计划在以后的工作中逐步以此平台为基础构建全新的车载方舱医院。

计划中以新型大扩展比车载医疗方舱为平台构建的大扩展比车载方舱医院的主体将包括外科处置车1辆、综合处置车1辆、物资供应车1辆、保障车1辆、指挥车1辆，根据需要可额外配置帐篷，预计需要6辆车即可实现整个医院的转运，从而具有更高的集成度，更强的机动能力以及更快的部署速度。整体方案示意图，见图1。

图1 方舱医院整体方案示意图

1 新型大扩展比智能拓展车载医疗方舱的研制

1.1 设计思想和方法

该项目的最终目的在于研制新型的环境适应能力更强、机动能力更强、功能更齐全、部署更快速的灾害医疗救援系统，以提升现场救治效能，满足我国应急医疗救援的实际需要。以此为目标，首先必须保证以下设计特点和参数要求：① 车载方舱必须具有大扩展比，能够实现至少3级扩展，保证医疗布局的面积要求；② 方舱的调平和扩展必须实现一键自动完成，展收快速；③ 车载方舱必须具有高机动性，除能够自行运输外，整车外形、重量、轴荷、强度等各项性能必须满足空运运输要求；④ 车内的设备必须利于固定和展开，加快医疗功能的部署速度；⑤ 车载方舱必须具有良好的环境适应能力和舱内环境调节能力，能够在高低温、雨雪、潮湿等各种恶劣环境下保证医疗工作的实施。

具体的研制工作分为以下7 个阶段：预研究阶段、 概念研发阶段、方案设计阶段、方案验证阶段、工程设计阶段、生产阶段和试验阶段。

为保证各个阶段的按时有效实施，设置以下8个关键节点及评审点：① 研制要求和参数确认及评审；② 初步方案设计及评审，参研单位确定（招投标）；③ 关键技术点设计及评审（包括扩展方案、支撑调平系统、环境保障系统、医疗方案、空运方案）；④ 整体方案确认及评审；⑤ 扩展及支撑调平系统原理样机制作及验证；⑥ 工程设计及评审；⑦样机制作、出厂试验及现场验收；⑧ 三方试验及最终验收。

在该项目的研制工作中秉承以下的原则：① 项目整体管理，总师单位和各参研单位均由高层管理人员参与，组建专门的研发团队，协调推进研制工作进展；② 重视预研工作，确保项目方案的合理性和先进性；③ 重视策划和节点控制，各个分系统的研制采取同步工程，加快研制进程，保证各交付物符合预定参数要求。

1.2 整体介绍

智能拓展车载方舱由二类底盘、副车架、方舱舱体（由前舱和后舱两部分组成）、支撑调平机构、扩展机构、空调系统等组成，见图2。

图2 车载方舱撤收状态外形示意图

车载方舱撤收状态的外形尺寸（长×宽×高）为12000 mm× 3450 mm×2500 mm。方舱后舱两侧可以实现3级扩展，前舱两侧可以实现1级扩展，见图3，包括设备和人员的总质量为26.2 T。

图3 车载方舱展开状态外形示意图

扩展后内部尺寸如下：前扩展舱长5900 mm、宽3450 mm、面积18.2 m2；后扩展舱长12900 mm、宽5088 mm、面积65.6 m2；总面积83.8 m2使用面积大约是现有标准的双侧扩展方舱的2.5 倍。

1.3 底盘及改装

底盘采用重汽ZZ1317N466GE1二类底盘，该型底盘具有同级底盘最大的车架可改装长度，同时符合国军标的环境适应性等相关要求，见图4。

图4 底盘外形尺寸示意图

1.4 方舱支撑、调平系统

方舱的支撑、调平系统由副车架、主支腿、滑道支腿、控制系统组成，见图5。

图5 方舱支撑调平系统示意图

滑轨采用创新的C型多层抽拉结构，结构可以保证各级滑道上表面处于一个平面内，以便于扩展舱的展开，各级滑道外侧及下部设置有聚四氟乙烯滑块，用于固定滑道及减少摩擦力，见图6。

图6 方舱滑轨示意图

滑轨的扩展和撤收利用电机带动齿轮传动，通过齿条，将每一级滑轨推出，同时电机的减速机上带有手动口，电力无法保障时可以手动展开，见图7。

副车架和各级滑轨上各有一组电动支腿用以调平和支撑，支腿采用电机驱动的丝杠机构实现伸缩，同样带有手动开，可以实现电动和手动展开，见图8。

图7 滑轨扩展电机

图8 调平支腿

另外，在副车架及各级滑轨上安装有调平所使用的倾角传感器，整车安装17套双轴倾角传感器，用以感应车辆和滑轨姿态，实现自动调平。

1.5 方舱扩展系统

不同于以往的翻版式或四板联动式方舱[5-6]，该方舱的扩展采用上下板对折的方式，后舱每侧3级扩展，前舱每侧1级扩展，每级扩展舱由扩展框架、上下板、侧板、驱动机构组成。由电机带动丝杠转动推动与丝杠螺母铰接的连杆，进而由连杆推动或拉动上、下板实现对折或展开，从而实现各级扩展舱的扩展和撤收，见图9。

图9 扩展结构示意图

1.6 车载方舱的扩展控制

方舱支腿、滑轨、舱体的扩展控制系统主要由车载移动式控制器、步进驱动器、步进电机、限位开关、倾角传感器及其他控制元件组成，采用CoDeSys 2.3软件平台开发控制程序，能够精确控制多台步进电机同步运转。支腿的伸展及舱体调平、滑轨的展开、舱体的展开3套控制系统在控制箱内整合，实现方舱的一键式自动调平、扩展和撤收，仅需3人操作，40 min即可完成舱体展开或撤收工作。3级扩展舱的扩展撤收时间仅略高于以往单级扩展扩展舱的扩展撤收时间（30 min）[7]。

1.7 方舱的电气系统

车载方舱的电气系统采用多电源自动切换的供电模式，整车电源包括外部交流电源、柴油发电机（功率5 kW）、底盘蓄电池、功率为10 kVA的不间断电源（Uninterruptible Power System，UPS）光伏发电装置[8]。正常工况下，由外部电源车/市电为整个电气系统提供电源，此时UPS电源接入主回路中，并可起到稳压作用，UPS电池处于充电状态，当发生外部供电断电情况时，自动切换为UPS供电，UPS将自身电池的直流电转换为交流电为舱内重要负载和设备提供临时供电，供电持续时间在30 min以内。如果短时间内无法排除故障恢复供电，则将供电模式切换到备用发电机供电，保证舱内重要负载和设备的用电要求。光伏发电装置在车辆行驶过程中处于不工作状态，当车辆停止运动且发动机自带发电机不再工作后，光伏发电装置开始工作，将光能转化为电能输送给底盘蓄电池，保证方舱在长时间静止状态且底盘发动机停止工作状态下，蓄电池不会发生亏电。

1.8 环境调节系统方案

由于车载方舱面积大、结构特殊，普通的车载方舱空调无法满足环境调节要求，因此，专为该方舱创新研制了一套整体空调系统[9]，空调系统安装在驾驶室和舱体之间，通过风道向前舱和后舱供风，见图10。该系统整合了制冷、制热、除湿、通风、空气过滤、制水、行车加热等功能。

图10 环境调节系统示意图

1.9 空运适应性设计

为使车载方舱进一步符合应急灾害救援要求，针对国产大飞机的参数要求，对车载方舱的外形尺寸、通过性、重量中心、轴荷、轮胎接地压力、系固点及系固强度、冲击等方面进行了专门的设计和校核，该车载方舱能够适应空运运输，在应急状态下可以通过空运快速到达灾害现场[10-11]。

2 检查检验车的研制

以新型大扩展比智能拓展车载医疗方舱为平台的检查检验车，用于遂行重大灾害现场大批量伤病员的检查检验任务，也可用于重大事件现场医疗保障和边远地区巡诊等批量伤病员的检查检验任务。该方舱具有开展CT诊断、X射线诊断、超声诊断和心电监护等功能，还可以进行血液、生化、免疫、细菌、血型鉴定等检测和食品毒物检测的功能。

扩展舱的顶板上预制有挂钩和滑道，在舱体展开用，用医用软隔帘将舱室分隔为以下区域：CT/X射线检查区、CT/X射线控制区、心电监护区、超声检查区、检验区、缓冲区（图11）。一套方舱综合了过去CT方舱、X线方舱、检验方舱、通道方舱等3～4辆车才能实现的检查检验功能[12-15]。

图11 检查检验车舱内医疗布局示意图

其中，将CT/X射线检查区放置于较独立的前扩展舱，在前扩展舱舱板、框架、门内嵌入铅版以实现辐射屏蔽，铅板依据CT辐射分布曲线以及防护的要求，不同的位置嵌入不同的厚度，进行适形防护[16]。

在撤收状态，CT及X射线设备紧固于前扩展舱内，其余设备紧固于后扩展舱撤收后中部剩余的空间，其中检验区设备比较多，为减少设备展开时需要搬动的人力，以及便于设备的撤收、安放，设计了一套可以自动升降的一体化医疗设备箱组，箱组在舱体展开后可以整体推动到使用位置。打开箱盖后，只需一键即可将设备自动升起，升起后箱组作为操作平台使用。撤收时只需一键即可将设备下降收回箱内，盖上箱盖后，推回固定位置，即可整体与箱体安放、固定。该箱组相较于以往的多功能箱组，升降更便捷，进一步简化了人员操作（图12）。

图12 自动升降的一体化医疗设备箱组示意图

3 小结

新型大扩展比智能拓展车载医疗方舱具备各种传统医疗方舱的优势，包括结构强度、密封性能、保温性能、天气和气候适应能力等，同时具有更大的使用面积、更快的展开速度、更强的机动性能。以该型方舱为平台研制的医疗车，以及后续打造的移动医院，功能更加齐全，各模块的组合形式也比较灵活。对于展开地形的要求较低，适用于进一步的功能扩展，为灾害现场医疗救援的理想解决方案，也是更适应我国实际需要的灾害医疗救援方案。

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