上海       上海儀器儀表研究所
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1十大行動、概述

國外左右，每年有成千上萬兒童及成年人在運(yùn)動場地、公共的或私人的運(yùn)動設(shè)施上綜合措施，由于跌倒在不合適的地面而受傷可靠保障。據(jù)美國消費(fèi)者產(chǎn)品安全委員會統(tǒng)計(jì)，美國每年超過15萬人在運(yùn)動場地上受傷建言直達。澳大利亞每年也有1300名兒童因玩滑梯多種、秋千等游戲，從高處跌下受傷住院充分發揮。在標(biāo)準(zhǔn)制定前發展成就，雖然由此引訟費(fèi)達(dá)幾百萬美元，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)能力建設。因此關註，國外立法建立限制條例，如美國制定的ASTM F 1292-2004無障礙、歐洲制定的EN 1177:1997和澳大利亞制定的 AS/NZS4422:1999等對運(yùn)動場地地面安全性能檢測方法及設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范連日來，以評估運(yùn)動場地地面鋪墊的材料是否合格。

國內(nèi)也有報(bào)道小孩蕩秋千時(shí)，設(shè)施連鉤突然脫鉤系統，致小孩頭部被摔成頭骨粉碎性骨折的重傷增強。記者看到出事現(xiàn)場地面沒有裝保險(xiǎn)墊，也無防緩沖作用的橡膠地板交流等。事實(shí)上更加廣闊，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提高，特別是頭部損傷可以使用。問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)的測試設(shè)備測定紮實。

2效高化、有關(guān)術(shù)語簡介

運(yùn)動場地地面(playground surface)，被用于鋪在運(yùn)動場設(shè)施下面一種人工或天然的材料投入力度，包括地基創造、地層、和其他用于抗沖擊的地面材料法治力量。

臨界跌落高度（critical fall height全技術方案，CFH），衡量運(yùn)動場地地面材料的沖擊衰減性能共享，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*高理論跌落高度來定義信息化。臨界跌落高度是接近但不希望會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生動，HIC）新型儲能，一個(gè)沖擊加速度與時(shí)間關(guān)系的特殊積分，以測定頭部受到傷害的相關(guān)性新品技。

*大加速度（g-max）範圍，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為單位紮實做。

沖擊衰減（impact attenuation）空間廣闊，通過地面局部變形或位移來減少峰值沖擊力和峰值加速度以吸收沖擊過程中的能量的運(yùn)動場地地面特性。

3臺上與臺下、國外標(biāo)準(zhǔn)介紹的沖擊測試方法及設(shè)備

國外已有不少國家制定了運(yùn)動場地地面安全性能檢測的沖擊測試方法及設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范用的舒心，如美國制定的ASTM F 1292-2004、加拿大制定的CAN/CSA-03集聚效應、歐洲制定的EN 1177:1997和澳大利亞制定的 AS/NZS4422:1999集成。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CEN)和歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(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國際規(guī)則，英國互動講、德國穩定性、法國像一棵樹、丹麥、奧地利等成員國執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)去突破。如英國執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1177:1997編號改為英國標(biāo)準(zhǔn)BS EN 1177:1998能運用。下面簡介典型的二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：

3.1  歐洲EN 1177：1997標(biāo)準(zhǔn)簡介

歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會（European Committee for Standardization, CEN）為防止人們在運(yùn)動場地上活動跌倒受傷，特別是頭部受傷具體而言，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》工具。

EN 1177:1997給出了測試運(yùn)動場地地面材料特性時(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）喜愛、典型的HIC與跌落高度H的試驗(yàn)曲線（見圖3）及評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*小值開放要求。即向好態勢，人們在運(yùn)動場地上活動時(shí)跌落高度不大于CFH的*小值，被認(rèn)為滿足標(biāo)準(zhǔn)的安全要求服務機製。

圖1 沖擊試驗(yàn)裝置

在圖1中貢獻力量，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樣品①大幅拓展，每個(gè)高度對被測樣品需進(jìn)行多個(gè)不同位置的試驗(yàn)發行速度。加速度傳感器的輸出信號經(jīng)電荷放大器③放大后，由計(jì)算機(jī)④進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與時俱進、存儲和處理性能，*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)告綜合運用。

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)曲線供給，EN 1177:1997規(guī)定在數(shù)據(jù)采集過程中的采樣頻率*小為8,000Hz。

根據(jù)上述采集到的數(shù)據(jù)實事求是，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——加速度進行探討，單位g

  t1,t2——沖擊時(shí)間間隔，單位s

對每個(gè)試驗(yàn)位置責任製，需計(jì)算出不同高度的HIC值十分落實，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值規則製定，并將該試驗(yàn)樣品所有測試得到的多個(gè)Hc中取*小的一個(gè)值作為臨界跌落高度（CFH）值製造業。

圖3 HIC與跌落高度H的試驗(yàn)曲線

3.2  美國ASTM F 1292-2004標(biāo)準(zhǔn)簡介

美國材料試驗(yàn)協(xié)會（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**次修訂發揮效力，再到1999年的**次修訂版新格局，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，說明了美國對運(yùn)動場地地面安全性能的重視安全鏈，也說明了對在運(yùn)動場上活動的人身安全的重視程度顯示。

ASTM F 1292-2004制定了對于安裝在運(yùn)動設(shè)備周圍的運(yùn)動場地地面材料沖擊衰減的*低要求；制定了運(yùn)動場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）科普活動；確定了運(yùn)動場地地面材料在實(shí)驗(yàn)室條件下的跌落高度臨界值程序創新延展；制定了已安裝地面材料現(xiàn)場的測試規(guī)程；數(shù)據(jù)采集后的計(jì)算長期間、記錄有二個(gè)評價(jià)指標(biāo)： HIC和g-max基本情況；還對試驗(yàn)樣品尺寸、環(huán)境溫度高端化、測試時(shí)間等等作出了具體的規(guī)定力量。

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

在數(shù)據(jù)采集過程中ASTM F 1292-2004推薦采樣頻率不低于20kHz提單產。對測量也提出了準(zhǔn)確度要求：加速度傳感器電路g-max的測量準(zhǔn)確度5％深入實施，HIC測量準(zhǔn)確度10％。與EN 1177:1997標(biāo)準(zhǔn)的要求相比發展空間，ASTM F 1292-2004在4.2條中除規(guī)定HIC測得值不能大于1000外效果，還規(guī)定g-max測得值不能大于200g。即足了準備，在試驗(yàn)樣品所有測試得到的多個(gè)HIC所對應(yīng)的跌落高度Hc值中取*小的一個(gè)合作關系，及在試驗(yàn)樣品所有測試得到的多個(gè)g-max所對應(yīng)的跌落高度Hc值中取*小的一個(gè)，*后取HIC和g-max所對應(yīng)的跌落高度Hc值*小的一個(gè)作為臨界跌落高度（CFH）值深刻內涵。因此傳遞，ASTM F 1292-2004標(biāo)準(zhǔn)比EN 1177:1997標(biāo)準(zhǔn)相對嚴(yán)格。

4適應能力、國內(nèi)引用的標(biāo)準(zhǔn)及沖擊設(shè)備

國內(nèi)已有不少廠商生產(chǎn)或銷售三元乙丙橡膠(EPDM)的彈性安全地墊(Rubber Safety Cushion)更優美。我們*近參觀了國際第九屆地面材料展覽會（上海）和第20屆中國國際體育用品博覽會（成都）并獲得一些樣品，了解到有些安全地墊生產(chǎn)廠的測量是按GB/T 14833－1993（塑膠跑道）標(biāo)準(zhǔn)檢測的防控，也有廠商稱其產(chǎn)品符合歐洲EN 1176標(biāo)準(zhǔn)成效與經驗，但是在介紹時(shí)都沒有提及對頭部受沖擊傷害程度的HIC進(jìn)行測量評估。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)是針對運(yùn)動場器材（如秋千堅實基礎、滑梯稍有不慎、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)動地面免受傷害的安全地墊性能試驗(yàn)要根據(jù)EN 1177等地，測試通用的沖擊衰減材料以符合臨界跌落高度（CFH）值最為顯著。

我國還沒有測量評估運(yùn)動場地、兒童游樂場地HIC的要求規定，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 19272-2003環境，《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)動彈跳或可能從空中運(yùn)動跌落的器材高質量，其運(yùn)動地面應(yīng)為松軟或富有彈性的地面相對簡便，例如：沙土層重要組成部分、橡塑地板等。若為橡塑地板時(shí)合作，其地板的結(jié)構(gòu)厚度應(yīng)不小于25mm勃勃生機；若為沙坑時(shí)，沙層厚度應(yīng)不小于200mm極致用戶體驗，……” 提供有力支撐。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沖擊強(qiáng)度測試儀（出口型號Uniaxe-II Impact Tester ）（見圖4）建議，符合美國ASTM品率、澳大利亞AS、歐洲EN標(biāo)準(zhǔn)的要求不斷發展，已推向國際市場技術發展，在歐洲和澳洲得到了應(yīng)用。

圖4 沖擊強(qiáng)度測試儀

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

表1 安全地墊樣品試驗(yàn)數(shù)據(jù)

注1：試驗(yàn)時(shí)穩定性，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公司提供講故事。

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

圖5顯示的是序號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)對應(yīng)的跌落高度和顯示HIC＝1000時(shí)對應(yīng)的跌落高度 。根據(jù)ASTM F 1292-2004標(biāo)準(zhǔn)全面革新，取HIC和g-max所對應(yīng)的跌落高度Hc值*小的一個(gè)作為臨界跌落高度（CFH）值作用，即CFH值為1.4m。

再分析表1的數(shù)據(jù)行業分類〖夹g特點？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）發展邏輯，可以看到我們試驗(yàn)序號6和序號7國外產(chǎn)品的CFH數(shù)據(jù)與圖6接近凝聚力量，即安全地墊厚50mm時(shí)的CFH＝1.5m左右；而彈性手感較硬的國內(nèi)產(chǎn)品CFH明顯低于1.5m聽得進，甚至于CFH＝1.1m新的力量，這樣的安全地墊的防護(hù)性能能否滿足設(shè)計(jì)要求就需要用測試設(shè)備來驗(yàn)證了，當(dāng)然也可以加大安全地墊的厚度來滿足CFH的要求便利性，但是增加了工程成本全面展示。

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

我們注意到國內(nèi)運(yùn)動場地深刻認識、兒童游樂場地的安全不應(yīng)該出了大量事故才重視起來核心技術，“以人為本”應用提升、“安全**”不是口號，我國政府部門及社會各界現(xiàn)在都應(yīng)引起重視溝通協調，防患于未然要素配置改革，筆者建議：

a) 加強(qiáng)宣傳運(yùn)動場地有沖擊衰減特性的安全要求，盡快制訂國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的或?qū)?yīng)（等效或非等效）于國外的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保障性，或補(bǔ)充GB19272-2003的內(nèi)容帶動產業發展；

b) 研究運(yùn)動場地安全性能的檢測技術(shù)，研發(fā)有自己知識產(chǎn)權(quán)的檢測設(shè)備十分落實；

c) 在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)尚未頒布之前倍增效應，是否可以參考國外標(biāo)準(zhǔn)（如EN 1177）, 對安全地墊或其它沖擊衰減材料（如沙灘，沙地）沖擊衰減特性檢測製造業，以控制安全地墊生產(chǎn)質(zhì)量優化服務策略、控制運(yùn)動場地工程質(zhì)量和驗(yàn)收、定期（如二年）對場地的安全性能復(fù)測發展基礎。

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) 閆勝利兩個角度入手，等，橡膠彈性鋪面材料沖擊性能試驗(yàn)研究積極，振動與沖擊探索，Vol.20 No.2 2001

HIC運(yùn)動員頭部沖擊測試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013] HIC運(yùn)動員頭部沖擊測試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013] HIC運(yùn)動員頭部沖擊測試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013] HIC運(yùn)動員頭部沖擊測試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013] HIC運(yùn)動員頭部沖擊測試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013] HIC運(yùn)動員頭部沖擊測試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013]