السلالم المتحركة التي تحتوي على مادة المخزن المؤقت باعتبارها جزء تلميح الخطوة

تقييم نموذج سلم متحرك يستخدم مادة عازلة عند الحواف الأمامية لخطواته لتعزيز السلامة

بواسطة T. Kikuchi و H. Takahashi و A. Yamamoto و S. Yokoe و S. Nakagaki

تم تقديم هذه الورقة في  مدريد 2016 ، المؤتمر الدولي لتقنيات النقل العمودي ، ونشر لأول مرة في كتاب IAEE تكنولوجيا المصاعد 21، الذي حرره A. Lustig. إنها إعادة طبع بإذن من الرابطة الدولية لمهندسي المصاعد (موقع الكتروني: www.elevcon.com).

السلالم المتحركة هي قطع مهمة من المعدات التي تدعم البنية التحتية للمجتمع. ومع ذلك ، فإن عدد الحوادث التي تشمل ركاب السلم المتحرك لا ينخفض ​​، وفي معظم الحالات ، تكون الأسباب إما التعثر أو السقوط. يبذل المصنعون قصارى جهدهم لتعزيز تصميم السلامة ، ولكن لم يتم القضاء على الحوادث.

للتخفيف من الإصابات في حالة وقوع حوادث سقوط الركاب ، طورت شركة Toshiba Elevator and Building Systems Corp (TELC) نموذجًا للسلالم المتحركة يعتمد مادة عازلة عند الحواف الأمامية للخطوات. قيمت TELC هذا الإجراء باستخدام معايير إصابات الرأس (HIC) وتحققت من أن إجراء الأمان هذا فعال لتخفيف الإصابة. تقدم هذه المقالة تفاصيل هذا النموذج المصعد.

في السنوات الأخيرة ، كان هناك اهتمام بالسلالم المتحركة ، ليس فقط من حيث الراحة كمجرد وسيلة نقل عمودي ، ولكن أيضًا من حيث تحسين السلامة.

المقدمة

عادة ما يتم تركيب السلالم المتحركة في المتاجر الكبيرة ، مثل المتاجر الكبرى ومحلات السوبر ماركت ، وكذلك في محطات القطار ومحطات المطارات. تعمل السلالم المتحركة كمعدات تدعم البنية التحتية للحياة اليومية في الأماكن الداخلية والخارجية.

في السنوات الأخيرة ، كان هناك اهتمام بالسلالم المتحركة ، ليس فقط من حيث الراحة كمجرد وسيلة نقل عمودي ، ولكن أيضًا من حيث تحسين السلامة. وفقًا لدراسة حول حوادث السلالم المتحركة أجرتها إدارة مطافئ طوكيو ، من بين تلك الحوادث التي طُلبت فيها سيارات الإسعاف ، كان معظمها يتعلق بسقوط الركاب أو تعثرهم (الشكل 1). علاوة على ذلك ، فيما يتعلق بالإصابات ، شكلت إصابات الرأس (بما في ذلك الوجه وعنق الرحم [الرقبة]) أعلى نسبة ، عند حوالي 75٪ (الجدول 1). ركز مصنعو السلالم المتحركة على التكنولوجيا المتقدمة والإجراءات التي تهدف إلى القضاء على السقوط والسقوط. ومع ذلك ، فإن هذه الجهود لم تسفر عن القضاء على مثل هذه الحوادث. ركزنا على تخفيف الإصابات الحرجة في وقت وقوع الحادث وقمنا بتطوير سلم متحرك يتم فيه استخدام مادة عازلة عند الحواف الأمامية للدرجات. الإجراءات المتخذة ضد مثل هذه الحوادث موصوفة هنا.

نظرة عامة على خطوات العازلة

تقليديا ، يتم تشكيل الخطوات المستخدمة في السلالم المتحركة عن طريق صب الألومنيوم. يحتوي السطح العلوي لكل خطوة عادةً على جزء ترسيم أصفر مصنوع من البلاستيك على طول ثلاث حواف من السطح العلوي. بناءً على هذه البنية التقليدية للخطوات ، أضفنا أجزاء ترسيم مكونة من مادة عازلة في الجزء الزاوي الحاد من الخطوات. باستخدام هذا الهيكل ، في الاصطدامات مع الجزء الزاوي الحاد من الخطوة ، حيث تشكل الإصابات الحرجة مصدر قلق كبير ، يتم تخفيف الصدمة وتقليل الإصابات (الشكل 2).

علاوة على ذلك ، من خلال تغيير الترسيم الأصفر على السطح العلوي لكل خطوة من الحواف الثلاثة (كما هو مستخدم تقليديًا) إلى أربعة حواف ، تم الحصول على المزايا التالية:

• يمكن التعرف على الاتجاه المتحرك بسهولة ، ويمكن للمسافرين الصعود بسهولة على السلم المتحرك.
• يمكن التعرف على فرق المستوى في الجزء المائل.
• عند الصعود على السلم المتحرك من الطابق العلوي ، يمكن التعرف بسهولة على اختلاف مستوى الخطوات ، مما يقلل من مخاطر عدم الارتياح عند الصعود إلى المصعد. لذلك قررنا تحسين سلامة الخطوات.

ومع ذلك ، واجهنا المشكلات التالية:

• عدم وجود طريقة كمية لتقييم تأثير تخفيف الإصابة
• اختيار مادة عازلة مناسبة

طريقة تقييم الإصابة في وقت السقوط

كانت المسألة الأولى هي إيجاد طريقة كمية لتقييم تأثير التخفيف من الإصابة. توجد معايير أمان مختلفة ، مثل السيارات والملاعب. قررنا تقييم تأثير التخفيف من الإصابات كميًا عن طريق تحديد مؤشر بناءً على قيمة HIC واحتمال الإصابة من منحنى مخاطر الإصابة.

قيمة HIC

قيمة HIC هي قيمة معايير الإصابة المحسوبة من تسارع الاصطدام في الرأس وتعطى من خلال:

أين t₁ و t₂ هي نقاط زمنية عشوائية تحت استجابة التسريع (t₂ - ر₁ ≤ 36 مللي ثانية) و α (ر) هو تسارع الاصطدام.

تُستخدم قيمة HIC في اختبارات تصادم السيارات وفي اختبارات تأثير البلاط الممتص للصدمات (المصممة لتخفيف الإصابات عندما يسقط الطفل من معدات الملعب في الحديقة ، وما إلى ذلك). يتم تحديد طرق الاختبار ومعدات الاختبار وفهارس التقييم وما إلى ذلك بالتفصيل في EN 1176 الجزء 1-11 + EN 1177 و EN 14808 و ASTM F1292 و ASTM F1487 ، إلخ.

احتمالية الإصابة

يمكن تقدير احتمالية تلف الرأس ، وفقًا للشدة ، من خلال تطبيق قيمة HIC المحسوبة من تسارع الاصطدام إلى خمسة أنواع من منحنيات مخاطر الإصابة الموضحة في الشكل 3. ومنحنى خطر الإصابة هو منحنى يوضح العلاقة بين احتمال الإصابة و قيمة HIC ، وبيانات الرسوم التي توضح العلاقة بين الجمجمة والتلف الدماغي بناءً على فحوصات جسدية بعد حوادث فعلية ، إلخ. يتم التعبير عن احتمالية الإصابة بالمحور العمودي ، ويتم التعبير عن قيمة HIC بالمحور الأفقي.

المنحنيات في الشكل 3 هي كما يلي:

• "لا إصابة": احتمال عدم حدوث إصابة
• "طفيفة": إصابة خارجية في الرأس بدون اضطراب في الوعي أو كسر في الأنف أو كسر في الأسنان أو إصابة خارجية في الوجه
• "معتدل": كسر في الجمجمة أو كسر أو تمزق عميق في الوجه مصحوب بفقدان الوعي ، إلخ.
• "الحرجة": كدمة في المخ ، فقدان للوعي أو نزيف لمدة 12 ساعة. أو أكثر ، أمل غير واضح في الشفاء مصحوبًا باعتلال الأعصاب
• "قاتلة": احتمال الوفاة

كلما زادت قيمة HIC ، كلما زادت قوة اصطدام الرأس بجسم وكلما زاد احتمال تلف الرأس.

معدات اختبار السقوط للتقييم

على الرغم من تحديد فهارس التقييم وطرق الاختبار وما إلى ذلك في معايير البلاط الممتص للصدمات ، مثل تلك المستخدمة في الحدائق أو تصادم السيارات ، لا توجد معايير للحوادث التي تنطوي على السقوط على السلالم المتحركة. لذلك ، لتقييم تأثير التخفيف من الإصابات للسقوط أثناء استخدام السلم المتحرك ، قمنا بتطوير معدات اختبار السقوط لتقليد تصادم الرأس في وقت السقوط (الشكل 4).

لتقليد اصطدام الرأس ، صنعنا نموذجًا لرأس بشري بالكتلة والصلابة والشكل محسوبًا من متوسط ​​رأس الإنسان. هذا يمكننا من تغيير زاوية الاصطدام وارتفاع السقوط بحيث يمكن محاكاة أنواع مختلفة من السقوط من قبل ركاب السلم المتحرك. يحول جهاز الاختبار الجسم الساقط نحو الجزء الزاوي الحاد من الخطوة ويسقطه تلقائيًا لإعادة إنتاج حالة يصطدم فيها الرأس بالجزء الزاوي الحاد من الخطوة ، ويتم قياس تسارع الاصطدام في ذلك الوقت. بعد ذلك ، يتم حساب قيمة HIC من تسارع الاصطدام ، ويتم التحقق من احتمالية تلف الرأس عن طريق فحص منحنى خطر الإصابة. قمنا بتقدير تأثير تخفيف الإصابة من خلال مقارنة احتمالية حدوث الإصابة مع تلك الخاصة بخطوة تقليدية.

اختيار المواد العازلة

المسألة الثانية هي اختيار المادة العازلة. لتحديد حد تحمل الحمل ، قمنا بتحليل التواء الضغط مقدمًا. بعد ذلك ، اخترنا المواد المرشحة بمعامل يونغ الأقرب إلى حد حمل الصمود الذي حددناه. لقد صنعنا أجزاء ترسيم الحدود باستخدام المواد المرشحة والمواد المختارة ذات التأثير العالي في التخفيف من حدة الإصابة.

متطلبات اختيار المواد العازلة

جزء الترسيم المثبت في الجزء الزاوي الحاد من الخطوة يحصل على المزيد من امتصاص الصدمات. عندما يصبح أكثر ليونة عند اصطدام الرأس ، يصبح تأثير تخفيف الإصابة كبيرًا. ومع ذلك ، إذا تم تعديل جزء الترسيم ليكون غير صلب ، فهناك قلق بشأن التعثر بسبب تشوه الجزء الفاصل ، وخطر كسر المشط وزيادة خطر السقوط. على وجه التحديد ، قد تحدث المواقف التالية:

1. قد يتم القبض على يد طفل أو ساقه أو ملابسه وما إلى ذلك.
2. كسر المشط في جزء الترسيم من قبل شخص ما بدسه عمدًا (مثل المظلة) أو عندما يعلق جسم غريب فيه
3. يتعطل كعب الحذاء ذو ​​الكعب العالي عند الجزء الفاصل أو يزيد من مخاطر سقوط الراكب عندما تتشابك المادة العازلة مع كعب حذاء بكعب عالٍ.

وبالتالي ، فإن تأثير التخفيف من الإصابة وخطر التشوه في الجزء الفاصل لهما علاقة بالتضاد ، وبالتالي ، أجرينا فحوصات مختلفة.

اختيار المواد

لتحديد المادة التي لا تزيد من خطر التشوه مع وجود تأثير التخفيف من الإصابة ، قمنا بتحليل التواء الانضغاط مسبقًا. حسبنا قيمة HIC من خلال تحليل شكل موجة التسارع في وقت حدوث تصادم باستخدام نموذج رأس بشري بمتوسط ​​كتلة وصلابة للتصادم مع جزء الترسيم ، تقريبًا بواسطة زنبرك. يظهر تغيير قيمة HIC عند تغيير معامل Young للمادة المستخدمة لجزء الترسيم في الشكل 5. ومع ذلك ، إذا كان معامل Young صغيرًا جدًا ، فقد يحدث التواء انضغاطي عند المشي على جزء الترسيم بأحذية عالية الكعب ، إلخ. لهذا السبب ، تم تحديد حد حمل الصمود (الحد الأدنى) المستخدم في التحليل ، والمواد المختارة كمرشح لها معامل يونغ قريب من حد الحمل الصامد هذا. بعد ذلك ، تم عمل جزء الترسيم باستخدام مادتين أو أكثر من المواد المختارة. نظرًا لأن خطر التشوه يعادل خطر الخطوة التقليدية ، فقد تم اختيار مادة ذات تأثير مرتفع لتخفيف الإصابة.

تأثير الإصابة - التخفيف في حالات السقوط المختلفة

تحليل حالات السقوط المختلفة

وفقًا للتحقيق في حوادث السلالم المتحركة ، فإن السقوط المتكرر ينطوي على "السقوط إلى الطابق العلوي عند جزء مائل" ، والذي يحدث في توقف مفاجئ أثناء الحركة الصعودية ، وتم تحديد ظروف السقوط في هذا الوقت كمؤشر تقييم. يمكن تصنيف السقوط أو السقوط بشكل أساسي إلى الفئات الخمس التالية ، بما في ذلك حالة السقوط في مؤشر التقييم (الشكل 6):

1. السقوط إلى الطابق العلوي عند جزء مائل
2. السقوط إلى الطابق السفلي عند جزء مائل (اصطدم الرأس مباشرة).
3. السقوط على الأرض السفلية عند جزء مائل (بعد السقوط على مؤخرته ، يصطدم الرأس مباشرة).
4. السقوط إلى الطابق السفلي في الجزء العلوي من الأرضية
5. السقوط إلى الطابق العلوي في الجزء السفلي من الأرضية

تأثير الإصابة

فيما يتعلق بتأثير تخفيف الإصابة ، وجدنا أن احتمال حدوث تلف طفيف في الرأس انخفض بنحو 50٪ ، مقارنة بالخطوة التقليدية في الحالة (1) ، وهو مؤشر التقييم. علاوة على ذلك ، انخفض احتمال الإصابة بالمثل في الحالة (4) والحالة (5) (الشكل 7). حتى باستخدام منحنى خطر الإصابة الذي يظهر تلفًا طفيفًا في الرأس ، فإن احتمال الإصابة يزداد ، سواء بالنسبة لخطوة عازلة أو خطوة تقليدية. بسبب ظروف السقوط الشديدة ، تسقط إلى الطابق السفلي عند جزء مائل في الحالة (2) والحالة (3). لذلك ، قمنا بمقارنة احتمال درجة متوسطة أو ضرر مميت في الرأس ووجدنا أن احتمال تلف الرأس انخفض إلى النصف (الشكل 8).

مناقشة

لقد طورنا سلمًا متحركًا به أجزاء ترسيم مركبة مكونة من مادة عازلة في الجزء الزاوي الحاد من الدرجات. تم إنجاز هذه الخطوة العازلة ، التي يمكن أن تخفف من الإصابات الناجمة عن الاصطدام في وقت السقوط أو السقوط ، دون زيادة مخاطر التعثر. علاوة على ذلك ، أكدنا أنها كانت فعالة في تخفيف الإصابات في تجربة قلدت حالات سقوط مختلفة تحدث أثناء استخدام السلم المتحرك.

خاتمة

كان الحد من الحوادث التي تشمل ركاب السلالم المتحركة مشكلة لسنوات عديدة في صناعة السلالم المتحركة. كانت صناعة السلالم المتحركة تركز على تطوير وإنتاج التكنولوجيا المتعلقة بالقضاء على عوامل السقوط (على سبيل المثال ، إيقاف السلالم المتحركة برفق). تم تطوير منتجاتنا من خلال الاهتمام بتخفيف الإصابات وقت السقوط.

سنستمر في تطوير منتج سهل الاستخدام وتقديمه إلى السوق والمساهمة في تحقيق مجتمع آمن ومريح.

مراجع حسابات
[1] المؤسسة العامة لجمعية مصاعد اليابان. "التدبير ضد منع الحوادث المتعلقة بالسلالم المتحركة" ومجتمع المصاعد ، يوليو 2006 ، ص. 8-15.
[2] لجنة فحص إجراءات الوقاية من الحوادث المتعلقة بالسلالم المتحركة ، "التدبير ضد منع الحوادث المتعلقة بالسلالم المتحركة ،" 2005 ، ص. 17.
[3] ماساهيرو ناكانو ، هيرويوكي ماتسورا ، ماساكي تاماغاوا ، ماكوتو ياماناكا وتورو يوكيماسا. "التحليل العقلاني للقيمة المعيارية لأضرار الرأس (HIC)" و Biomedical Fuzzy Systems Association Vol. 2 ، رقم 2 ، ص. 57-63 (2010).
[4] وزارة الأراضي والبنية التحتية والنقل والسياحة. "معيار السلامة لمركبات النقل على الطرق (المعيار الفني للحماية لإخطار التفاصيل ، مرفق منفصل 99 رأس المشاة)."
[5] تاكاهاشي هيديو ، كيكوتشي تاكايوكي ، ناكاجاكي شيغيو. "سلم متحرك Kindmover مع مادة أمان مثبتة على حواف متدرجة" ، مجلد مراجعة Toshiba. 69 ، رقم 11 (2014) ، ص. 50-53.
[6] أكيهيرو ياماموتو ، تاكايوكي كيكوتشي ، هيديو تاكاهاشي ، ناكاجاكي شيغيو. "السلالم المتحركة التي اعتمدت المواد العازلة كجزء خطوة خطوة" ، محاضرة فنية جمعت محاضرة جمعت أوراق الجمعية اليابانية للتكنولوجيا والتقدم في الجمعية اليابانية للمهندسين الميكانيكيين [مثل مصعد ومؤسسة مسرحية] ، رقم 14-99.