上海       上海儀器儀表研究所
                            上海浩順科技有限公司 銷售部
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                              傳  真：  

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1共謀發展、概述

國外，每年有成千上萬兒童及成年人在運(yùn)動(dòng)場地應用優勢、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大局。據(jù)美國消費(fèi)者產(chǎn)品安全委員會(huì)統(tǒng)計(jì)有序推進，美國每年超過15萬人在運(yùn)動(dòng)場地上受傷。澳大利亞每年也有1300名兒童因玩滑梯迎難而上、秋千等游戲資料，從高處跌下受傷住院橫向協同。在標(biāo)準(zhǔn)制定前提供了遵循，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)明確相關要求。因此，國外立法建立限制條例深化涉外，如美國制定的ASTM F 1292-2004、歐洲制定的EN 1177:1997和澳大利亞制定的 AS/NZS4422:1999等對運(yùn)動(dòng)場地地面安全性能檢測方法及設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范開展試點，以評估運(yùn)動(dòng)場地地面鋪墊的材料是否合格攜手共進。

國內(nèi)也有報(bào)道小孩蕩秋千時(shí)，設(shè)施連鉤突然脫鉤推進一步，致小孩頭部被摔成頭骨粉碎性骨折的重傷經過。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力度。事實(shí)上明確了方向，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勇探新路，特別是頭部損傷增產。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)備測定方法。

2行動力、有關(guān)術(shù)語簡介

運(yùn)動(dòng)場地地面(playground surface)，被用于鋪在運(yùn)動(dòng)場設(shè)施下面一種人工或天然的材料切實把製度，包括地基保供、地層、和其他用于抗沖擊的地面材料銘記囑托。

臨界跌落高度（critical fall height引領，CFH），衡量運(yùn)動(dòng)場地地面材料的沖擊衰減性能示範，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應用前景。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運行好，HIC）首次，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)性部署安排。

*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為單位特征更加明顯。

沖擊衰減（impact attenuation）重要工具，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(dòng)場地地面特性服務。

3選擇適用、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(dòng)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)范研究成果，如美國制定的ASTM F 1292-2004即將展開、加拿大制定的CAN/CSA-03多種、歐洲制定的EN 1177:1997和澳大利亞制定的 AS/NZS4422:1999將進一步。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國際規(guī)則，英國發展成就、德國成就、法國、丹麥開展面對面、奧地利等成員國執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)系統。如英國執(zhí)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1177:1997編號(hào)改為英國標(biāo)準(zhǔn)BS EN 1177:1998。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(huì)（European Committee for Standardization, CEN）為防止人們在運(yùn)動(dòng)場地上活動(dòng)跌倒受傷進一步提升，特別是頭部受傷空間廣闊，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》營造一處。

EN 1177:1997給出了測試運(yùn)動(dòng)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）知識和技能、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)算公式取得顯著成效，從而確定臨界跌落高度（CFH）的*小值。即特征更加明顯，人們在運(yùn)動(dòng)場地上活動(dòng)時(shí)跌落高度不大于CFH的*小值估算，被認(rèn)為滿足標(biāo)準(zhǔn)的安全要求講理論。

圖1 沖擊試驗(yàn)裝置

在圖1中的可能性，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服務為一體，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)問題。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)采集進行培訓、存儲(chǔ)和處理發展機遇，*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)告法治力量。

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)曲線全技術方案，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)共享，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——加速度信息化，單位g

  t1,t2——沖擊時(shí)間間隔，單位s

對每個(gè)試驗(yàn)位置生動，需計(jì)算出不同高度的HIC值新型儲能，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值新品技，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）值範圍。

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(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**次修訂紮實做，再到1999年的**次修訂版空間廣闊，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(dòng)場地地面安全性能的重視提供深度撮合服務，也說明了對在運(yùn)動(dòng)場上活動(dòng)的人身安全的重視程度服務品質。

ASTM F 1292-2004制定了對于安裝在運(yùn)動(dòng)設(shè)備周圍的運(yùn)動(dòng)場地地面材料沖擊衰減的*低要求；制定了運(yùn)動(dòng)場地地面材料沖擊衰減的性能標(biāo)準(zhǔn)事關全面，明確了跌落高度臨界值（CFH）表現明顯更佳；確定了運(yùn)動(dòng)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；制定了已安裝地面材料現(xiàn)場的測試規(guī)程技術節能；數(shù)據(jù)采集后的計(jì)算指導、記錄有二個(gè)評價(jià)指標(biāo)： HIC和g-max廣泛認同；還對試驗(yàn)樣品尺寸、環(huán)境溫度流動性、測試時(shí)間等等作出了具體的規(guī)定鍛造。

其中，ASTM F 1292-2004第9.5.2條中制定了在測試運(yùn)動(dòng)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持續創新。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％共謀發展，HIC測量準(zhǔn)確度10％。與EN 1177:1997標(biāo)準(zhǔn)的要求相比服務水平，ASTM F 1292-2004在4.2條中除規(guī)定HIC測得值不能大于1000外認為，還規(guī)定g-max測得值不能大于200g。即向好態勢，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)平臺建設，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）值貢獻力量。因此使用，ASTM F 1292-2004標(biāo)準(zhǔn)比EN 1177:1997標(biāo)準(zhǔn)相對嚴(yán)格。

4發行速度、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)更加堅強。我們*近參觀了國際第九屆地面材料展覽會(huì)（上海）和第20屆中國國際體育用品博覽會(huì)（成都）并獲得一些樣品，了解到有些安全地墊生產(chǎn)廠的測量是按GB/T 14833－1993（塑膠跑道）標(biāo)準(zhǔn)檢測的性能，也有廠商稱其產(chǎn)品符合歐洲EN 1176標(biāo)準(zhǔn)初步建立，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(dòng)場器材（如秋千組建、滑梯各有優勢、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重要的意義，測試通用的沖擊衰減材料以符合臨界跌落高度（CFH）值持續。

我國還沒有測量評估運(yùn)動(dòng)場地、兒童幼兒園地HIC的要求再獲，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 19272-2003產品和服務，《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)跌落的器材體驗區，其運(yùn)動(dòng)地面應(yīng)為松軟或富有彈性的地面增多，例如：沙土層、橡塑地板等有望。若為橡塑地板時(shí)進一步推進，其地板的結(jié)構(gòu)厚度應(yīng)不小于25mm；若為沙坑時(shí)方案，沙層厚度應(yīng)不小于200mm應用的選擇，……” 十大行動。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沖擊測試儀執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)[GB30228-2013]（出口型號(hào)Uniaxe-II Impact Tester ）（見圖4）背景下，符合美國ASTM綜合措施、澳大利亞AS、歐洲EN標(biāo)準(zhǔn)的要求基本情況，已推向國際市場現場，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)力量，國內(nèi)外的產(chǎn)品對沖擊衰減的特性有較大差異我有所應，測試記錄數(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)提升行動，安全地墊鋪墊在水泥地面或大理石地面上能力建設；

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

                                                  圖5 序號(hào)6樣品g-max研究進展、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)連日來，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）值快速融入，即CFH值為1.4m。

再分析表1的數(shù)據(jù)系統≡鰪?？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）交流等，可以看到我們試驗(yàn)序號(hào)6和序號(hào)7國外產(chǎn)品的CFH數(shù)據(jù)與圖6接近更加廣闊，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提高，甚至于CFH＝1.1m可以使用，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的要求紮實，但是增加了工程成本效高化。

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(dòng)場地投入力度、兒童幼兒園地的安全不應(yīng)該出了大量事故才重視起來創造，“以人為本”、“安全**”不是口號(hào)貢獻法治，我國政府部門及社會(huì)各界現(xiàn)在都應(yīng)引起重視設備製造，防患于未然，筆者建議：

a) 加強(qiáng)宣傳運(yùn)動(dòng)場地有沖擊衰減特性的安全要求攻堅克難，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)管理，或補(bǔ)充GB19272-2003的內(nèi)容經驗分享；

b) 研究運(yùn)動(dòng)場地安全性能的檢測技術(shù)，研發(fā)有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的檢測設(shè)備趨勢；

c) 在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)尚未頒布之前有力扭轉，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）沖擊衰減特性檢測一站式服務，以控制安全地墊生產(chǎn)質(zhì)量廣度和深度、控制運(yùn)動(dòng)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)測引領作用。

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) 閆勝利加強宣傳，等，橡膠彈性鋪面材料沖擊性能試驗(yàn)研究用的舒心，振動(dòng)與沖擊技術發展，Vol.20 No.2 2001

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