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1，概述(shù)
國(guó)外(wài)，每(měi)年有(yǒu)成(chéng)千(qiān)上萬(wàn)兒童及成年人在(zài)運動(dòng)場地，公共的(dí)或私人的運動(dòng)設施上，由於跌(diē)倒(dǎo)在不(bù)合適(shì)的(dí)地麵(miàn)而受(shòu)傷。據美(měi)國(guó)消費者產(chǎn)品安(ān)全(quán)委員(yuán)會(huì)統(tǒng)計(jì)，美(měi)國(guó)每年(nián)超(chāo)過15萬(wàn)人(rén)在運動場(cháng)地上受傷。澳(ào)大(dà)利亞(yà)每年也有1300名兒童(tóng)因玩滑梯，秋千(qiān)等遊戲，從高(gāo)處跌(diē)下受(shòu)傷住院。HS2005運動場(cháng)地跌(diē)落試(shì)驗儀在(zài)標(biāo)準製定前(qián)，對運動(dòng)場(cháng)地地麵(miàn)安(ān)全性(xìng)能檢測方法(fǎ)及設備的標(biāo)準(zhǔn)或(huò)規範，以(yǐ)評估(gū)運動場地(dì)地(dì)麵鋪墊(diàn)的材(cái)料(liào)是否合格。
國內(nèi)也有報(bào)道小孩(hái)蕩(dàng)秋千(qiān)時(shí)，設施連鉤突然脫鉤，致小(xiǎo)孩頭(tóu)部(bù)被摔(shuāi)成(chéng)頭骨粉碎性骨折的(dí)重傷(shāng)。記者看到出事現場地麵沒有裝(zhuāng)保(bǎo)險墊，也無(wú)防緩(huǎn)衝(chōng)作(zuò)用的橡(xiàng)膠地(dì)板(bǎn)。事(shì)實上(shàng)，有很多采用各種吸(xī)收衝(chōng)擊(jī)能(néng)量的(dí)彈性材(cái)料作(zuò)為(wéi)地麵鋪層，可以(yǐ)防止(zhǐ)人(rén)們跌倒(dǎo)而(ér)損(sǔn)傷(shāng)，特別是(shì)頭(tóu)部損傷。問題(tí)是彈(dàn)性材料的特性(xìng)和鋪(pū)墊厚(hòu)度都(dū)與(yǔ)安(ān)全有(yǒu)關(guān)，需(xū)要(yào)有相關(guān)的測試設備(bèi)測(cè)定。

2，簡介
運(yùn)動(dòng)場(cháng)地地麵(playground surface)，被用於(yú)鋪(pū)在(zài)運動(dòng)場設施下(xià)麵一種人(rén)工或(huò)天然的(dí)材(cái)料，包括地基(jī)，地層，和其(qí)他用於抗(kàng)衝(chōng)擊(jī)的地(dì)麵材(cái)料(liào)。
臨界跌落高(gāo)度(dù)（critical fall height，CFH），衡量運(yùn)動場地地(dì)麵(miàn)材(cái)料(liào)的衝擊(jī)衰減(jiǎn)性能，由(yóu)符合(hé)標準具體規(guī)定(dìng)的(dí)衝(chōng)擊衰減性(xìng)能(néng)指(zhǐ)標(biāo)的(dí)地麵的zui高(gāo)理論跌(diē)落高度來(lái)定(dìng)義(yì)。臨界(jiè)跌落高(gāo)度(dù)是接(jiē)近但(dàn)不(bù)希望(wàng)會(huì)引(yǐn)起威脅生(shēng)命的(dí)頭部傷害的zui大高(gāo)度。
頭部傷害判據(jù)（head injury criterion，HIC），一(yī)個衝(chōng)擊加速度與時間(jiān)關係(xì)的(dí)特(tè)殊積(jī)分(fēn)，以測定頭(tóu)部受(shòu)到傷害的相(xiāng)關(guān)性(xìng)。
zui大加速度(dù)（g-max），當模(mó)擬(nǐ)頭形落體與(yǔ)地麵(miàn)碰(pèng)撞(zhuàng)時(shí)zui大(dà)的衝擊(jī)加速(sù)度，以重(zhòng)力(lì)加(jiā)速度g為(wéi)單位。
衝擊(jī)衰減（impact attenuation），通(tōng)過(guò)地(dì)麵(miàn)局部(bù)變形或(huò)位(wèi)移(yí)來(lái)減(jiǎn)少峰值(zhí)衝擊(jī)力(lì)和峰(fēng)值加速度以吸(xī)收衝擊(jī)過(guò)程(chéng)中(zhōng)的能(néng)量的運(yùn)動(dòng)場地(dì)地麵(miàn)特性(xìng)。

3，國(guó)外標準(zhǔn)介紹的衝擊(jī)測試(shì)方法(fǎ)及設(shè)備(bèi)
國外已(yǐ)有不(bù)少國(guó)家製(zhì)定了運(yùn)動場地地(dì)麵安全(quán)性(xìng)能檢(jiǎn)測的衝(chōng)擊(jī)測(cè)試方(fāng)法及(jí)設備的(dí)標(biāo)準或(huò)規範，如美國製定的(dí)ASTM F 1292-2004，加(jiā)拿大製(zhì)定的CAN/CSA-03，歐洲製定(dìng)的EN 1177:1997和澳(ào)大利(lì)亞製定的(dí) AS/NZS4422:1999。根據歐洲標準化(huà)委員會(CEN)和歐(ōu)洲(zhōu)電(diàn)工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CENELEC) 聯(lián)合(hé)成立的機構(gòu)“共同的歐(ōu)洲標(biāo)準化組織"CEN/CENELEC規(guī)則，英(yīng)國(guó)，德(dé)國(guó)，法國(guó)，丹麥(mài)，奧(ào)地利等(děng)成(chéng)員國(guó)執(zhí)行(háng)歐洲標(biāo)準。如英(yīng)國執行歐(ōu)洲(zhōu)標(biāo)準(zhǔn)EN 1177:1997編號(hào)改為(wéi)英(yīng)國標準BS EN 1177:1998。
3.1  歐洲(zhōu)EN 1177：1997標準(zhǔn)簡介(jiè)
歐(ōu)洲(zhōu)標準(zhǔn)化委員會(huì)（European Committee for Standardization, CEN）為防(fáng)止人(rén)們在運動(dòng)場(cháng)地(dì)上(shàng)活動跌(diē)倒(dǎo)受傷(shāng)，特別(bié)是頭部(bù)受(shòu)傷，製(zhì)定了相(xiāng)關的安(ān)全(quán)要求和試(shì)驗(yàn)方(fāng)法(fǎ)EN 1177:1997《Impact absorbing playground surfacing – Safety Requirements and test methods》。
EN 1177:1997給(gěi)出了測試(shì)運動場地(dì)地(dì)麵(miàn)材料(liào)特性(xìng)時的衝(chōng)擊(jī)試(shì)驗(yàn)裝置（見圖(tú)1）及試驗方法，典型(xíng)的(dí)加(jiā)速(sù)度(dù)gn與時間t的(dí)試(shì)驗(yàn)曲綫(xiàn)（見圖(tú)2），典(diǎn)型(xíng)的HIC與跌落(là)高度H的(dí)試(shì)驗曲綫(xiàn)（見(jiàn)圖(tú)3）及(jí)評估(gū)頭(tóu)部受衝(chōng)擊傷害程度(dù)HIC的計算公(gōng)式(shì)，從而(ér)確(què)定臨界跌(diē)落(là)高度（CFH）的zui小值。即，人們(mén)在運(yùn)動場地上(shàng)活(huó)動(dòng)時跌落高度不大於CFH的zui小值(zhí)，被認(rèn)為滿(mǎn)足標(biāo)準的安(ān)全要(yào)求(qiú)。

圖1 衝擊(jī)試驗裝置(zhì)
在圖1中，重(zhòng)4.6kg的模擬(nǐ)衝擊頭(headform)②裝(zhuāng)有(yǒu)加速度傳感(gǎn)器(accelerometer)⑤，試驗時(shí)需多(duō)次從(cóng)不(bù)同高度跌落衝(chōng)擊被測樣品(pǐn)①，每個(gè)高(gāo)度對(duì)被測(cè)樣(yàng)品(pǐn)需進(jìn)行(háng)多(duō)個不同位置(zhì)的試驗(yàn)。加速度傳感器的(dí)輸出(chū)信號經電荷放大(dà)器③放大後(hòu)，由計算機(jī)④進行(háng)數據采集，存(cún)儲(chǔ)和處理，zui終確定該試驗樣(yàng)品(pǐn)在(zài)滿(mǎn)足EN 1177:1997規定HIC不(bù)大於1000的安全評(píng)估指標下的臨界跌落(là)高度（CFH）zui小(xiǎo)值(zhí)Hc，並給出(chū)試驗(yàn)報(bào)告(gào)。

圖(tú)2 加速(sù)度gn與時(shí)間(jiān)t的(dí)試驗曲(qū)綫(xiàn)
圖2是典型(xíng)的(dí)加(jiā)速(sù)度gn與時(shí)間t的(dí)試(shì)驗曲綫，EN 1177:1997規定在(zài)數(shù)據采(cǎi)集(jí)過(guò)程中(zhōng)的(dí)采樣(yàng)頻率zui小(xiǎo)為8,000Hz。
根據(jù)上(shàng)述采集(jí)到的(dí)數據，EN 1177:1997給出了頭部受(shòu)衝擊傷害(hài)判據HIC的(dí)計算(suàn)公式：

式中(zhōng)：
 a——加速(sù)度，單位g
 t1,t2——衝(chōng)擊(jī)時(shí)間間隔(gé)，單位s
對每(měi)個試驗位置(zhì)，需計算出不(bù)同高度(dù)的HIC值(zhí)，圖(tú)3為典(diǎn)型(xíng)的HIC與(yǔ)跌落高度(dù)H的(dí)試(shì)驗(yàn)曲綫(xiàn)。根據(jù)曲綫(xiàn)擬合(hé)求(qiú)出HIC=1000時(shí)不同(tóng)高度的(dí)臨(lín)界跌(diē)落(là)高度(dù)Hc值，並(bìng)將該(gāi)試驗(yàn)樣品所(suǒ)有測(cè)試得到(dào)的(dí)多個(gè)Hc中(zhōng)取zui小(xiǎo)的一個(gè)值作為(wéi)臨(lín)界跌落(là)高度（CFH）值。

圖3 HIC與跌落(là)高(gāo)度H的試驗(yàn)曲(qū)綫

3.2  美國(guó)ASTMF1292-2004標(biāo)準簡介
美(měi)國(guó)材(cái)料(liào)試(shì)驗協(xié)會（American Society of Testing Materials）製(zhì)定(dìng)了ASTM F 1292-2004《Standard Specification for Impact Attenuation of Surfacing Materials Within the Use Zone of Playground Equipment》。1991年(nián)製(zhì)定(dìng)的ASTM F 1292在1996年被*次修訂(dìng)，再到1999年的(dí)第二(èr)次修(xiū)訂(dìng)版(bǎn)，直(zhí)至現在的2004版從(cóng)標(biāo)準(zhǔn)題目和標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容(róng)已修(xiū)訂三次，說明了美(měi)國對運(yùn)動(dòng)場地(dì)地麵(miàn)安(ān)全性(xìng)能的(dí)重視(shì)，也說明了對在運(yùn)動場(cháng)上活動的(dí)人身安全(quán)的重視程(chéng)度(dù)。製定(dìng)了對(duì)於安裝在運動(dòng)設備周圍(wéi)的(dí)運(yùn)動(dòng)場(cháng)地(dì)地麵(miàn)材料(liào)衝(chōng)擊衰減的zui低要(yào)求；製定了運(yùn)動場地地(dì)麵(miàn)材料(liào)衝擊衰減的性能標(biāo)準，明確了(liǎo)跌(diē)落高度臨界值(zhí)（CFH）；確定了運動(dòng)場(cháng)地地(dì)麵材料在(zài)實(shí)驗室條件(jiàn)下的跌落高度臨(lín)界值程(chéng)序(xù)；製定了已安裝地麵(miàn)材料現場(cháng)的測試規程；數據采集(jí)後的計(jì)算，記錄(lù)有二(èr)個(gè)評(píng)價指標(biāo)： HIC和g-max；還(huán)對試驗(yàn)樣品尺寸(cùn)，環境溫度，測試(shì)時(shí)間等等(děng)作(zuò)出了具體的(dí)規(guī)定。第9.5.2條中製(zhì)定了(liǎo)在測(cè)試運(yùn)動(dòng)場(cháng)地地(dì)麵(miàn)材(cái)料(liào)特(tè)性時判(pàn)定頭(tóu)部(bù)受(shòu)衝(chōng)擊(jī)傷害(hài)的HIC計算(suàn)公(gōng)式：

在(zài)數(shù)據(jù)采集(jí)過程中(zhōng)采樣頻(pín)率不(bù)低於(yú)20kHz。對(duì)測量(liáng)也提出(chū)了(liǎo)準(zhǔn)確(què)度要求：加(jiā)速(sù)度(dù)傳感器電(diàn)路g-max的測量準確度5％，HIC測量準(zhǔn)確(què)度(dù)10％。與EN 1177:1997標(biāo)準(zhǔn)的(dí)要求(qiú)相(xiāng)比(bǐ)，在4.2條(tiáo)中(zhōng)除規定HIC測得值不(bù)能大於1000外(wài)，還規定g-max測(cè)得(dé)值不(bù)能大於200g。即，在試驗樣品(pǐn)所有測試得到(dào)的多個(gè)HIC所(suǒ)對應(yīng)的跌(diē)落高度(dù)Hc值中取zui小(xiǎo)的(dí)一(yī)個，及(jí)在(zài)試驗(yàn)樣品所有(yǒu)測試(shì)得(dé)到(dào)的(dí)多個g-max所(suǒ)對應的跌落高(gāo)度Hc值中取(qǔ)zui小的(dí)一個(gè)，zui後取HIC和g-max所對應的(dí)跌(diē)落高度Hc值zui小(xiǎo)的一個(gè)作(zuò)為臨界跌(diē)落(là)高(gāo)度（CFH）值。

4，國內(nèi)引(yǐn)用的(dí)標(biāo)準及衝(chōng)擊設(shè)備(bèi)
國內已(yǐ)有(yǒu)不少廠(chǎng)商或(huò)銷(xiāo)售(shòu)三(sān)元(yuán)乙丙(bǐng)橡膠(jiāo)(EPDM)的彈性安(ān)全地墊(Rubber Safety Cushion)。我(wǒ)們zui近(jìn)參觀了第九(jiǔ)屆地(dì)麵(miàn)材(cái)料展(zhǎn)覽會(huì)（上(shàng)海）和(hé)第(dì)20屆中國體育用品博(bó)覽會（成都）並獲(huò)得(dé)一些樣品(pǐn)，了(liǎo)解(jiě)到(dào)有(yǒu)些安全地(dì)墊廠的測(cè)量(liáng)是(shì)按(àn)GB/T 14833－1993（塑膠跑(pǎo)道）標準檢(jiǎn)測的，也有(yǒu)廠商(shāng)稱(chēng)其產品符合歐洲EN 1176標(biāo)準(zhǔn)，但(dàn)是在介紹時(shí)都沒有提(tí)及對(duì)頭(tóu)部受衝擊(jī)傷害程(chéng)度的HIC進行測(cè)量評估(gū)。EN 1176-1:1998《Playground equipment — Part 1：General safety requirements and test methods》至(zhì)EN 1176-7的七個標準是針(zhēn)對運動場器材（如(rú)秋(qiū)千，滑梯(tī)，木馬(mǎ)等）的安(ān)全要求(qiú)和試驗方(fāng)法，其中(zhōng)EN 1176-1:1998在4.2.8.4條(tiáo)中特(tè)地(dì)提到(dào)：跌落(là)到兒童運動(dòng)地麵(miàn)免受(shòu)傷(shāng)害的安(ān)全地(dì)墊(diàn)性能試驗要(yào)根據EN 1177，測(cè)試通用的衝擊衰減材料以符合臨界跌(diē)落高(gāo)度（CFH）值(zhí)。
我(wǒ)國(guó)還(huán)沒有測(cè)量評估(gū)運動場地，兒(ér)童(tóng)遊樂場(cháng)地HIC的(dí)要(yào)求(qiú)，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 19272-2003，《健身器材(cái)室(shì)外健(jiàn)身器材的安全通用(yòng)要求(qiú)》 第5.7.4條規定(dìng)：“……天(tiān)梯，秋(qiū)千(qiān)等上(shàng)下(xià)運動(dòng)彈(dàn)跳(tiào)或(huò)可(kě)能從空中(zhōng)運(yùn)動跌(diē)落的(dí)器(qì)材，其(qí)運(yùn)動(dòng)地麵應(yīng)為(wéi)鬆軟或富有彈性的(dí)地(dì)麵，例如(rú)：沙土(tǔ)層，橡(xiàng)塑地(dì)板等。若為(wéi)橡(xiàng)塑地(dì)板時(shí)，其地(dì)板的(dí)結構(gòu)厚度應不(bù)小於(yú)25mm；若為沙(shā)坑時，沙層厚(hòu)度應不小於(yú)200mm，……" 。而且強調該(gāi)標準(zhǔn)第5章為(wéi)強(qiáng)製性條款。
上海樂傲試驗儀(yí)器(qì)有(yǒu)限公(gōng)司成(chéng)功的HS2005    衝擊(jī)強度(dù)測試(shì)儀(yí)（出口型(xíng)號(hào)Uniaxe-II Impact Tester ）符合(hé)美國ASTM，澳大(dà)利亞AS，歐(ōu)洲(zhōu)EN標準的要(yào)求，已(yǐ)推向(xiàng)市(shì)場(cháng)，在歐洲和澳洲得(dé)到了應用(yòng)。

圖(tú)4 衝擊(jī)強度測試儀
我們(mén)從(cóng)EPDM安(ān)全地(dì)墊(diàn)樣品的(dí)彈性手(shǒu)感及采用HS2005衝(chōng)擊強(qiáng)度測試(shì)儀(yí)自行試(shì)驗(yàn)研究發(fā)現，國內外(wài)的產品(pǐn)衝(chōng)擊衰(shuāi)減(jiǎn)的特(tè)性有(yǒu)較大(dà)差異(yì)，

表1 安全(quán)地墊樣品試驗數據
序號    被(bèi)測(cè)樣品商(shāng)    安(ān)全地(dì)墊厚(hòu)度注1    彈性(xìng)手感    臨界(jiè)跌落(là)高(gāo)度（CFH）
1    樣(yàng)品(pǐn)1    25mm    較硬(yìng)    0.6m
2    樣(yàng)品2    27mm    較(jiào)硬(yìng)    0.7m
3    樣品(pǐn)3    25mm    較軟    0.7m
4    樣(yàng)品(pǐn)1    25mm＋25mm    較硬    1.1m
5    樣(yàng)品(pǐn)3    25mm＋25mm    較(jiào)軟    1.3m
6    美國(guó)和(hé)樣(yàng)品(pǐn)1    美國25mm
＋樣品(pǐn)1  25mm    美國(guó)材(cái)料：軟
樣(yàng)品1材料(liào)：較(jiào)硬    1.4m
7    澳大利(lì)亞(yà)注2    50mm    軟    1.8m
注1：試驗時，安(ān)全地(dì)墊鋪墊(diàn)在水泥地麵或(huò)大理石(shí)地麵上(shàng)；
注2：該試驗(yàn)數(shù)據由澳(ào)大利(lì)亞Acousto-Scan公司提(tí)供。

圖(tú)5 序號6樣品g-max，HIC與(yǔ)跌落高(gāo)度H的試驗曲綫

圖5顯(xiǎn)示的(dí)是(shì)序(xù)號(hào)6樣品三(sān)組試(shì)驗數據(jù)的(dí)曲(qū)綫,分別(bié)顯(xiǎn)示在g-max＝200時對應的跌落高度和顯(xiǎn)示HIC＝1000時(shí)對應的跌落高度 。根據ASTM F 1292-2004標(biāo)準(zhǔn)，取(qǔ)HIC和g-max所對(duì)應的(dí)跌落(là)高(gāo)度(dù)Hc值(zhí)zui小的一個(gè)作為臨(lín)界跌落高度(dù)（CFH）值(zhí)，即CFH值(zhí)為(wéi)1.4m。
再分(fēn)析表1的(dí)數(shù)據。可以(yǐ)看(kàn)到(dào)彈性(xìng)手(shǒu)感(gǎn)軟的安全地墊(diàn)比彈(dàn)性手感硬(yìng)的(dí)安全(quán)地(dì)墊(diàn)有更好(hǎo)的衝(chōng)擊衰減性能。我們(mén)把試(shì)驗(yàn)數(shù)據與(yǔ)英國Wicksteed公(gōng)司(sī)安(ān)全地(dì)墊產(chǎn)品(pǐn)的(dí)厚(hòu)度(dù)與(yǔ)zui大(dà)自由(yóu)跌落高(gāo)度的關(guān)係(xì)圖進行比(bǐ)較（圖6），可以看(kàn)到我們(mén)試(shì)驗序(xù)號6和(hé)序(xù)號7國外產品的CFH數(shù)據與圖6接近，即(jí)安全地(dì)墊厚50mm時的(dí)CFH＝1.5m左(zuǒ)右(yòu)；而(ér)彈(dàn)性(xìng)手感較硬(yìng)的(dí)國(guó)內產品CFH明顯低(dī)於(yú)1.5m，甚(shèn)至於(yú)CFH＝1.1m，這樣(yàng)的安全地墊的防護(hù)性(xìng)能能否(fǒu)滿足設(shè)計要求就需要用(yòng)測試設備來(lái)驗(yàn)證了，當然也(yě)可以加大安全地(dì)墊的(dí)厚度(dù)來(lái)滿足CFH的(dí)要(yào)求，但是增加了工程(chéng)成(chéng)本(běn)。

圖(tú)6  Wicksteed公司(sī)安全地墊(diàn)厚度與zui大自由跌落(là)高度的關係(xì)

5，結(jié)語(yǔ)
我們注意到國內(nèi)運動場地，兒(ér)童(tóng)遊樂場(cháng)地的安全(quán)不(bù)應該(gāi)出(chū)了(liǎo)大(dà)量事故(gù)才重視起(qǐ)來，“以人(rén)為本"，“安(ān)全*"不是口號，我(wǒ)國政府部門及社(shè)會(huì)各(gè)界(jiè)現在都應(yīng)引(yǐn)起重視(shì)，防患於未然(rán)，筆(bǐ)者建(jiàn)議(yì)：
a)加強(qiáng)宣傳運(yùn)動(dòng)場地(dì)有衝擊衰減特性(xìng)的安(ān)全要(yào)求，盡(jìn)快(kuài)製訂國(guó)內標準的或(huò)對應（等效或(huò)非(fēi)等效）於(yú)國(guó)外的(dí)有關標(biāo)準，或(huò)補(bǔ)充GB19272-2003的(dí)內容；
b)研(yán)究運動(dòng)場地(dì)安全性能的(dí)檢測技術，有(yǒu)自己知識(shí)產權(quán)的(dí)檢測設備；
c)在(zài)國(guó)內(nèi)標準尚(shàng)未(wèi)頒(bān)布之(zhī)前，是否(fǒu)可(kě)以參(cān)考(kǎo)國外標(biāo)準（如(rú)EN 1177）, 對安(ān)全地墊(diàn)或(huò)其它衝擊衰減(jiǎn)材料(liào)（如沙(shā)灘(tān)，沙地）衝擊衰減特性檢測，以(yǐ)控製安全(quán)地(dì)墊(diàn)質量(liáng)，控(kòng)製(zhì)運(yùn)動(dòng)場地工程質量(liáng)和驗收，定期(qī)（如二年）對場(cháng)地(dì)的安全性(xìng)能復測。

產(chǎn)品售後(hòu)服務(wù)承諾(nuò)：從(cóng)上海樂傲(ào)試驗儀(yí)器(qì)有限公(gōng)司購(gòu)買(mǎi)的HS2005運(yùn)動場(cháng)地(dì)跌落(là)試(shì)驗儀(yí)均(jūn)可享(xiǎng)受(shòu)質保(bǎo)一年(nián)服(fú)務。