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上海雙特電工儀器有限公司


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hs2005幼兒園安全地墊hic沖擊測(cè)試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013]

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簡(jiǎn)單介紹: 上海浩順科技有限公司研發(fā)成功的hs2005幼兒園安全地墊hic沖擊測(cè)試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (出口型號(hào)Uniaxe-II Impact Tester ),是一種運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面安全特性測(cè)試裝置,用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地和其它抗跌落軟性材料的頭部傷害評(píng)判值(HIC),*大沖擊強(qiáng)度(g-max),等效跌落高度(h)及顯示加......

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符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) hs2005幼兒園安全地墊hic沖擊測(cè)試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013]

1、概述

國(guó)外,每年有成千上萬(wàn)兒童及成年人在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地、公共的或私人的運(yùn)動(dòng)設(shè)施上,由于跌倒在不合適的地面而受傷。據(jù)美國(guó)消費(fèi)者產(chǎn)品安全委員會(huì)統(tǒng)計(jì),美國(guó)每年超過(guò)15萬(wàn)人在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地上受傷。澳大利亞每年也有1300名兒童因玩滑梯、秋千等游戲,從高處跌下受傷住院。在標(biāo)準(zhǔn)制定前,雖然由此引訟費(fèi)達(dá)幾百萬(wàn)美元,但是保險(xiǎn)公司仍然拒絕承擔(dān)多種與此有關(guān)險(xiǎn)項(xiàng)的保險(xiǎn)義務(wù)。因此,國(guó)外立法建立限制條例,如美國(guó)制定的ASTM F 1292-2004、歐洲制定的EN 1177:1997和澳大利亞制定的 AS/NZS4422:1999等對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面安全性能檢測(cè)方法及設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范,以評(píng)估運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面鋪墊的材料是否合格。

國(guó)內(nèi)也有報(bào)道小孩蕩秋千時(shí),設(shè)施連鉤突然脫鉤,致小孩頭部被摔成頭骨粉碎性骨折的重傷。記者看到出事現(xiàn)場(chǎng)地面沒(méi)有裝保險(xiǎn)墊,也無(wú)防緩沖作用的橡膠地板。事實(shí)上,有很多采用各種吸收沖擊能量的彈性材料作為地面鋪層,可以防止人們跌倒而損傷,特別是頭部損傷。問(wèn)題是彈性材料的特性和鋪墊厚度都與安全有關(guān),需要有相關(guān)的測(cè)試設(shè)備測(cè)定。

 

2、有關(guān)術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)介

運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面(playground surface),被用于鋪在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)設(shè)施下面一種人工或天然的材料,包括地基、地層、和其他用于抗沖擊的地面材料。

臨界跌落高度(critical fall height,CFH),衡量運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面材料的沖擊衰減性能,由符合標(biāo)準(zhǔn)具體規(guī)定的沖擊衰減性能指標(biāo)的地面的*高理論跌落高度來(lái)定義。臨界跌落高度是接近但不希望會(huì)引起威脅生命的頭部傷害的*大高度。

頭部傷害判據(jù)(head injury criterion,HIC),一個(gè)沖擊加速度與時(shí)間關(guān)系的特殊積分,以測(cè)定頭部受到傷害的相關(guān)性。

*大加速度(g-max),當(dāng)模擬頭形落體與地面碰撞時(shí)*大的沖擊加速度,以重力加速度g為單位。

沖擊衰減(impact attenuation),通過(guò)地面局部變形或位移來(lái)減少峰值沖擊力和峰值加速度以吸收沖擊過(guò)程中的能量的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面特性。

 

3、國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)介紹的沖擊測(cè)試方法及設(shè)備

國(guó)外已有不少國(guó)家制定了運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面安全性能檢測(cè)的沖擊測(cè)試方法及設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范,如美國(guó)制定的ASTM F 1292-2004、加拿大制定的CAN/CSA-03、歐洲制定的EN 1177:1997和澳大利亞制定的 AS/NZS4422:1999。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CEN)和歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CENELEC) 聯(lián)合成立的機(jī)構(gòu)“共同的歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織"CEN/CENELEC國(guó)際規(guī)則,英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、丹麥、奧地利等成員國(guó)執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)。如英國(guó)執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1177:1997編號(hào)改為英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS EN 1177:1998。下面簡(jiǎn)介典型的二個(gè)標(biāo)準(zhǔn):

3.1  歐洲EN 1177:1997標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(European Committee for Standardization, CEN)為防止人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)場(chǎng)地上活動(dòng)跌倒受傷,特別是頭部受傷,制定了相關(guān)的安全要求和試驗(yàn)方法EN 1177:1997《Impact absorbing playground surfacing – Safety Requirements and test methods》。

EN 1177:1997給出了測(cè)試運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面材料特性時(shí)的沖擊試驗(yàn)裝置(見圖1)及試驗(yàn)方法、典型的加速度gn與時(shí)間t的試驗(yàn)曲線(見圖2)、典型的HIC與跌落高度H的試驗(yàn)曲線(見圖3)及評(píng)估頭部受沖擊傷害程度HIC的計(jì)算公式,從而確定臨界跌落高度(CFH)的*小值。即,人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)場(chǎng)地上活動(dòng)時(shí)跌落高度不大于CFH的*小值,被認(rèn)為滿足標(biāo)準(zhǔn)的安全要求。

 

圖1 沖擊試驗(yàn)裝置

在圖1中,重4.6kg的模擬沖擊頭(headform)②裝有加速度傳感器(accelerometer)⑤,試驗(yàn)時(shí)需多次從不同高度跌落沖擊被測(cè)樣品①,每個(gè)高度對(duì)被測(cè)樣品需進(jìn)行多個(gè)不同位置的試驗(yàn)。加速度傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)電荷放大器③放大后,由計(jì)算機(jī)④進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和處理,*終確定該試驗(yàn)樣品在滿足EN 1177:1997規(guī)定HIC不大于1000的安全評(píng)估指標(biāo)下的臨界跌落高度(CFH)*小值Hc,并給出試驗(yàn)報(bào)告。

 

 

圖2 加速度gn與時(shí)間t的試驗(yàn)曲線

圖2是典型的加速度gn與時(shí)間t的試驗(yàn)曲線,EN 1177:1997規(guī)定在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的采樣頻率*小為8,000Hz。

根據(jù)上述采集到的數(shù)據(jù),EN 1177:1997給出了頭部受沖擊傷害判據(jù)HIC的計(jì)算公式:

式中:

  a——加速度,單位g

  t1,t2——沖擊時(shí)間間隔,單位s

對(duì)每個(gè)試驗(yàn)位置,需計(jì)算出不同高度的HIC值,圖3為典型的HIC與跌落高度H的試驗(yàn)曲線。根據(jù)曲線擬合求出HIC=1000時(shí)不同高度的臨界跌落高度Hc值,并將該試驗(yàn)樣品所有測(cè)試得到的多個(gè)Hc中取*小的一個(gè)值作為臨界跌落高度(CFH)值。

 

圖3 HIC與跌落高度H的試驗(yàn)曲線

 

3.2  美國(guó)ASTM F 1292-2004標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)(American Society of Testing Materials)制定了ASTM F 1292-2004《Standard Specification for Impact Attenuation of Surfacing Materials Within the Use Zone of Playground Equipment》。1991年制定的ASTM F 1292在1996年被**次修訂,再到1999年的**次修訂版,直至現(xiàn)在*新的2004版從標(biāo)準(zhǔn)題目和標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容已修訂三次,說(shuō)明了美國(guó)對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面安全性能的重視,也說(shuō)明了對(duì)在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上活動(dòng)的人身安全的重視程度。

ASTM F 1292-2004制定了對(duì)于安裝在運(yùn)動(dòng)設(shè)備周圍的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面材料沖擊衰減的*低要求;制定了運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面材料沖擊衰減的性能標(biāo)準(zhǔn),明確了跌落高度臨界值(CFH);確定了運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面材料在實(shí)驗(yàn)室條件下的跌落高度臨界值程序;制定了已安裝地面材料現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試規(guī)程;數(shù)據(jù)采集后的計(jì)算、記錄有二個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo): HIC和g-max;還對(duì)試驗(yàn)樣品尺寸、環(huán)境溫度、測(cè)試時(shí)間等等作出了具體的規(guī)定。

其中,ASTM F 1292-2004第9.5.2條中制定了在測(cè)試運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地地面材料特性時(shí)判定頭部受沖擊傷害的HIC計(jì)算公式:

在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中ASTM F 1292-2004推薦采樣頻率不低于20kHz。對(duì)測(cè)量也提出了準(zhǔn)確度要求:加速度傳感器電路g-max的測(cè)量準(zhǔn)確度5%,HIC測(cè)量準(zhǔn)確度10%。與EN 1177:1997標(biāo)準(zhǔn)的要求相比,ASTM F 1292-2004在4.2條中除規(guī)定HIC測(cè)得值不能大于1000外,還規(guī)定g-max測(cè)得值不能大于200g。即,在試驗(yàn)樣品所有測(cè)試得到的多個(gè)HIC所對(duì)應(yīng)的跌落高度Hc值中取*小的一個(gè),及在試驗(yàn)樣品所有測(cè)試得到的多個(gè)g-max所對(duì)應(yīng)的跌落高度Hc值中取*小的一個(gè),*后取HIC和g-max所對(duì)應(yīng)的跌落高度Hc值*小的一個(gè)作為臨界跌落高度(CFH)值。因此,ASTM F 1292-2004標(biāo)準(zhǔn)比EN 1177:1997標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)嚴(yán)格。

 

4、國(guó)內(nèi)引用的標(biāo)準(zhǔn)及沖擊設(shè)備

國(guó)內(nèi)已有不少?gòu)S商生產(chǎn)或銷售三元乙丙橡膠(EPDM)的彈性安全地墊(Rubber Safety Cushion)。我們*近參觀了國(guó)際第九屆地面材料展覽會(huì)(上海)和第20屆中國(guó)國(guó)際體育用品博覽會(huì)(成都)并獲得一些樣品,了解到有些安全地墊生產(chǎn)廠的測(cè)量是按GB/T 14833-1993(塑膠跑道)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)的,也有廠商稱其產(chǎn)品符合歐洲EN 1176標(biāo)準(zhǔn),但是在介紹時(shí)都沒(méi)有提及對(duì)頭部受沖擊傷害程度的HIC進(jìn)行測(cè)量評(píng)估。EN 1176-1:1998《Playground equipment — Part 1:General safety requirements and test methods》至EN 1176-7的七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)器材(如秋千、滑梯、木馬等)的安全要求和試驗(yàn)方法,其中EN 1176-1:1998在4.2.8.4條中特地提到:跌落到兒童運(yùn)動(dòng)地面免受傷害的安全地墊性能試驗(yàn)要根據(jù)EN 1177,測(cè)試通用的沖擊衰減材料以符合臨界跌落高度(CFH)值。

我國(guó)還沒(méi)有測(cè)量評(píng)估運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地、兒童幼兒園地HIC的要求,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 19272-2003,《健身器材室外健身器材的安全通用要求》 第5.7.4條規(guī)定:“……天梯、秋千等上下運(yùn)動(dòng)彈跳或可能從空中運(yùn)動(dòng)跌落的器材,其運(yùn)動(dòng)地面應(yīng)為松軟或富有彈性的地面,例如:沙土層、橡塑地板等。若為橡塑地板時(shí),其地板的結(jié)構(gòu)厚度應(yīng)不小于25mm;若為沙坑時(shí),沙層厚度應(yīng)不小于200mm,……" 。而且強(qiáng)調(diào)該標(biāo)準(zhǔn)第5章為強(qiáng)制性條款。

上海浩順科技有限公司研發(fā)成功的hs2005幼兒園安全地墊hic沖擊測(cè)試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013](出口型號(hào)Uniaxe-II Impact Tester )(見圖4),符合美國(guó)ASTM、澳大利亞AS、歐洲EN標(biāo)準(zhǔn)的要求,已推向國(guó)際市場(chǎng),在歐洲和澳洲得到了應(yīng)用。

 

圖4 沖擊強(qiáng)度測(cè)試儀

我們從EPDM安全地墊樣品的彈性手感及采用HS2005沖擊強(qiáng)度測(cè)試儀自行試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)外的產(chǎn)品對(duì)沖擊衰減的特性有較大差異,測(cè)試記錄數(shù)據(jù)見表1。

 

表1 安全地墊樣品試驗(yàn)數(shù)據(jù)

                                 

注1:試驗(yàn)時(shí),安全地墊鋪墊在水泥地面或大理石地面上;

注2:該試驗(yàn)數(shù)據(jù)由澳大利亞Acousto-Scan公司提供。

  

 

                                                  圖5 序號(hào)6樣品g-max、HIC與跌落高度H的試驗(yàn)曲線

 

圖5顯示的是序號(hào)6樣品三組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線,分別顯示在g-max=200時(shí)對(duì)應(yīng)的跌落高度和顯示HIC=1000時(shí)對(duì)應(yīng)的跌落高度 。根據(jù)ASTM F 1292-2004標(biāo)準(zhǔn),取HIC和g-max所對(duì)應(yīng)的跌落高度Hc值*小的一個(gè)作為臨界跌落高度(CFH)值,即CFH值為1.4m。

再分析表1的數(shù)據(jù)??梢钥吹綇椥允指熊浀陌踩貕|比彈性手感硬的安全地墊有更好的沖擊衰減性能。我們把試驗(yàn)數(shù)據(jù)與英國(guó)Wicksteed公司(www.wicksteed.co.uk)安全地墊產(chǎn)品的厚度與*大自由跌落高度的關(guān)系圖進(jìn)行比較(圖6),可以看到我們?cè)囼?yàn)序號(hào)6和序號(hào)7國(guó)外產(chǎn)品的CFH數(shù)據(jù)與圖6接近,即安全地墊厚50mm時(shí)的CFH=1.5m左右;而彈性手感較硬的國(guó)內(nèi)產(chǎn)品CFH明顯低于1.5m,甚至于CFH=1.1m,這樣的安全地墊的防護(hù)性能能否滿足設(shè)計(jì)要求就需要用測(cè)試設(shè)備來(lái)驗(yàn)證了,當(dāng)然也可以加大安全地墊的厚度來(lái)滿足CFH的要求,但是增加了工程成本。


圖6  Wicksteed公司安全地墊厚度與*大自由跌落高度的關(guān)系

 

5、結(jié)語(yǔ)

我們注意到國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地、兒童幼兒園地的安全不應(yīng)該出了大量事故才重視起來(lái),“以人為本"、“安全**"不是口號(hào),我國(guó)政府部門及社會(huì)各界現(xiàn)在都應(yīng)引起重視,防患于未然,筆者建議:

a) 加強(qiáng)宣傳運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地有沖擊衰減特性的安全要求,盡快制訂國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的或?qū)?yīng)(等效或非等效)于國(guó)外的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),或補(bǔ)充GB19272-2003的內(nèi)容;

b) 研究運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地安全性能的檢測(cè)技術(shù),研發(fā)有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的檢測(cè)設(shè)備;

c) 在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)尚未頒布之前,是否可以參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)(如EN 1177), 對(duì)安全地墊或其它沖擊衰減材料(如沙灘,沙地)沖擊衰減特性檢測(cè),以控制安全地墊生產(chǎn)質(zhì)量、控制運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地工程質(zhì)量和驗(yàn)收、定期(如二年)對(duì)場(chǎng)地的安全性能復(fù)測(cè)。

 

 

參考文獻(xiàn):

1) ASTM F 1292-2004《Standard Specification for Impact Attenuation of Surfacing Materials Within the Use Zone of Playground Equipment》

2) EN 1177:1997《Impact absorbing playground surfacing – Safety Requirements and test methods》

3) www.wicksteed.co.uk

4) 閆勝利,等,橡膠彈性鋪面材料沖擊性能試驗(yàn)研究,振動(dòng)與沖擊,Vol.20 No.2 2001

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