本發(fā)明涉及高速載具安全防護結(jié)構(gòu)，尤其是一種有效保護頸椎、降低受傷程度、降低交通事故死亡率的數(shù)字化電磁脈沖式主動頸椎保護裝置。

背景技術(shù)：

隨著人類活動空間的拓展，對速度和交通的追求導(dǎo)致各種高速運動載體，比如汽車、火車、高速艦艇、航空母艦艦載機等，快速發(fā)展。由此也產(chǎn)生了巨大的負(fù)面效應(yīng)。全世界每年因交通事故導(dǎo)致約120萬人死亡，直接經(jīng)濟損傷5180億美元。2004年，我國汽車交通事故總數(shù)為567753起，造成99217人死亡，451810人受傷，直接財產(chǎn)損失27.7億元。在道路碰撞事故中，死亡事故73%為前碰撞，致傷部位78.2%集中于頸部，尤其以牽張-屈曲損傷為最多見。

在前碰撞過程中，高速運動載體的速度發(fā)生極大的變化，而乘員的頭頸部由于慣性作用，相對于胸部有較大的復(fù)雜運動，在不同的運動方式下，頸部不同部位的結(jié)構(gòu)達到其承受極限，從而導(dǎo)致不同程度的損傷，主要有：

（1）剪切損傷。在正面碰撞過程中，當(dāng)胸部發(fā)生減速運動時，頭部受慣性力繼續(xù)保持勻速直線運動，胸部收到安全帶拉力后進行減速運動。頭部在慣性力作用下對頸部施加一個向前的拉力，胸部在安全帶的作用下對頸部施加一個向后的拉力，當(dāng)頸部所受拉力達到極限時，寰枕關(guān)節(jié)就會發(fā)生分離，這意味著韌帶和其他軟組織被撕裂。這類碰撞事故中乘員頸部由于受到剪切力超過了耐受限度會導(dǎo)致關(guān)節(jié)分離和骨折等傷害。

（2）拉伸損傷。在正面碰撞過程中，軸向壓縮力不存在，頸部受力主要為軸向拉伸力。在碰撞后頸部發(fā)生前屈變形，頸椎直立，下頸椎開始伸長，逐漸造成上頸椎伸長，整個頸椎成“S”型曲線。

（3）彎曲損傷。彎曲損傷表現(xiàn)為正向彎曲和側(cè)向彎曲。正向彎曲表現(xiàn)為當(dāng)碰撞發(fā)生后頭部帶動頸部向前減速并向下?lián)溥\動。當(dāng)頸部所受彎矩達到了耐受極限后會造成頸椎脫臼、肌肉拉傷等傷害。側(cè)向彎曲表現(xiàn)為作用在頭部的作用力或者慣性力顯著地偏離中心矢狀面，頸部將受到隨同軸向載荷和剪切力作用而側(cè)向彎曲。這類彎曲的損傷表現(xiàn)為椎體的側(cè)向楔形骨折和椎骨側(cè)后部的骨折。

由此可見，防止正面碰撞所造成的傷害最為重要。目前針對正面碰撞的防護措施主要為安全帶和安全氣囊，但是二者均具有不足。

安全帶。安全帶通過限制軀干前移而防止胸腹部碰撞，能夠有效降低死亡率。但是也正是由于安全帶在前碰撞中限制了軀干前移，而頭部由于慣性力的作用保持前移，二者的相對位移導(dǎo)致頸部損傷的發(fā)生。

安全氣囊。安全氣囊作為重要的被動安全措施越來越多的應(yīng)用于汽車上。其作用原理是通過感應(yīng)運動載體的加速度變化而啟動氣囊點火裝置，通過燃燒固態(tài)燃料而充填氣囊。在發(fā)生正面碰撞、上身快速前移時與氣囊接觸而緩沖撞擊力，避免其受到方向盤、前風(fēng)擋等硬性部件的傷害。但是由于價格昂貴，普通車輛難以安裝多個氣囊而對乘員起到完善的保護作用。而在火車、快速艦艇、航母艦載機等快速運動載體上一般未安裝安全氣囊。另外，氣囊壓力巨大，點火時間存在延遲，在前碰撞等急減速情況下導(dǎo)致頭頸部損傷在接觸氣囊已經(jīng)發(fā)生，或者乘員，尤其是未成年乘員受到氣囊沖擊而受傷。

設(shè)計一種專用于高速載具的頸椎保護裝置是非常有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種有效保護頸椎、降低受傷程度、降低交通事故死亡率的數(shù)字化電磁脈沖式主動頸椎保護裝置。

為實現(xiàn)上述目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種數(shù)字化電磁脈沖式主動頸椎保護裝置；其中：包括頭盔、固定在頭盔上的金屬板，該金屬板位于頭盔的后部；固定在高速載具的座椅上部的電磁鐵，該電磁鐵通過導(dǎo)線與高速載具的中控系統(tǒng)的PLC控制片連接；

所述頭盔和/或高速載具的座椅上設(shè)置有加速度傳感器，該加速度傳感器將高速載具的加速度反饋給中控系統(tǒng)的PLC控制片，該PLC控制片控制電磁鐵通電與否；

所述PLC控制片與電磁鐵之間的導(dǎo)線上設(shè)置有手動開關(guān)。

本發(fā)明由于上述結(jié)構(gòu)而具有的優(yōu)點是：在交通事故中有效保護了頸椎、降低了受傷程度、降低了交通事故死亡率。

附圖說明

本發(fā)明可以通過附圖給出的非限定性實施例進一步說明。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡化示意圖。

圖3為本發(fā)明使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3中頭盔與電磁鐵位置處的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：

參見附圖1至4，圖中的數(shù)字化電磁脈沖式主動頸椎保護裝置；其特征在于：包括頭盔1、固定在頭盔1上的金屬板2，該金屬板2位于頭盔1的后部；固定在高速載具的座椅3上部的電磁鐵4，該電磁鐵4通過導(dǎo)線與高速載具的中控系統(tǒng)的PLC控制片5連接；

所述頭盔1和/或高速載具的座椅3上設(shè)置有加速度傳感器6，該加速度傳感器6將高速載具的加速度反饋給中控系統(tǒng)的PLC控制片5，該PLC控制片5控制電磁鐵4通電與否；

所述PLC控制片5與電磁鐵4之間的導(dǎo)線上設(shè)置有手動開關(guān)7。手動開關(guān)7可以設(shè)置在高速載具的中控面板上，手動開關(guān)7與高速載具的中控系統(tǒng)連接。

為便于增強使用者的使用舒適度和美觀性，上述實施例中，優(yōu)選地：所述頭盔1由鈦合金制成，該頭盔的殼體內(nèi)具有內(nèi)腔，金屬板2固定在所述內(nèi)腔中。金屬板2內(nèi)嵌在頭盔1內(nèi)，除了使頭盔外觀更為美觀外，還可以對金屬板2本身起到較好的保護作用，避免金屬板2銹蝕。

為避免頭盔1與電磁鐵4發(fā)生剛性碰撞，延長頭盔和電磁鐵使用壽命，上述實施例中，優(yōu)選地：所述內(nèi)腔中填充有緩沖層8，該緩沖層8將金屬板2包裹，所述緩沖層由海綿或棉花中的一種或兩種組合構(gòu)成。

為便于批量制造，進一步增強使用者的使用舒適度和美觀性上述實施例中，優(yōu)選地：所述電磁鐵4位于緩沖墊9中，該緩沖墊9外固定有固定帶10，使用時，所述固定帶10固定在高速載具的座椅的頭枕11內(nèi)或固定在高速載具的座椅的頭枕11正面位置處。

為避免頭盔與電磁鐵發(fā)生剛性碰撞，更進一步延長頭盔1和電磁鐵4使用壽命上述實施例中，優(yōu)選地：所述緩沖墊9又包括袋體，填充在袋體中的由海綿或棉花中的一種或兩種組合構(gòu)成的填充物12；所述電磁鐵4位于填充物12中。

上述實施例中，所述各部件均采用市場銷售產(chǎn)品。所述中控系統(tǒng)的PLC控制片5的PLC【PLC為ProgrammableLogicController的縮寫】控制片為市場銷售的單片機。

顯然，上述所有實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明所述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范疇。

綜上所述，由于上述結(jié)構(gòu)，在交通事故中有效保護了頸椎、降低了受傷程度、降低了交通事故死亡率。