電動輪椅翻車是因為輕嗎?連上落斜技巧教學
電動輪椅會因重量輕或重,增加上落斜路時反車的風險嗎 ?
最近有客人問到:如果電動輪椅重量輕,是否上落斜路時會翻車?如果有人答會,我們可教一教他。答案是:不會。如果因重量輕會翻車,那麼巴士就一定不會翻,而單車也應該上不了斜路吧?其實翻車的原因其實是重心,用家態度與知識!
物理學來說:
當在上落斜路時,可把應用在輪椅的力分開做兩個力, 一個是地心吸力(F weight),一個是用家控制施加的力(F applied)。而地心吸力可分為作用在平面的力(F ground)及向斜面降下的力(F downhill)。暫時忽略摩擦力不計,因為輪椅反車時,前輪會是轉點,摩擦力與輪子在同一線上,沒有力距不會翻車。
以落斜為驗證情況,因為用家的加速力與落斜力在同一方向。上斜時,用家的向上加速力與落斜力有所抵消 ,亦正解釋為何上斜時,翻車機會少一點。
落斜時的力學圖:
上文提到力距(Moment / 或Torque扭矩),要令東西轉,我們要的是力距。要輪椅翻車,我們要一個正值的力距。
力距 Moment 即是:作用力在一個點,乘以這個力點跟轉向點的距離。 譬如話:我們開關門,作用力在把手上,轉向點是門鉸,這一個力距幫助開關門;相反,如果我們用力的地方是在門鉸附近,就很難開關門,因為點與點距離少,力距很少。
順帶一提,即係話輪椅的重心愈近地,那就愈少向地翻車的力距。
好,我們畫畫圖,計計數,分析下:
輪椅的輪距長度為L , 高度為 H。 而重心一般就係在中間位,約 H / 2,L / 2 的位置。
要翻車的話,力距 M1 要大過 M2
M1 = ( ma + mg sin(θ) ) * H / 2
M2 = ( mg cos(θ) ) * L / 2
M1 > M2 即係 ( ma + mg sin(θ) ) * H / 2 > ( mg cos(θ) ) * L / 2
即係 a * H + g sin(θ) * H > (g cos(θ) ) * L
即係 a > g (cos(θ) ) * L / H - sin(θ) )
結論: 電動輪椅在斜路時翻車,跟重量沒有直接關係 (因為重量 m 已經抵消)
而亦得以下結果
- 用家施加速度愈大,愈易翻車 (a大,翻車力距大)
- 角度越高,用家施加愈少力就可翻車 (θ 大, a小,已經可超過防翻的力距)
- 輪椅身長度短,或車身高,愈易翻車 (L/H 系數小,易翻)
要防止翻車,我們可:
- 學習正確使用電動輪椅
- 懂得選擇安全行走的斜路
- 選用安全真正國際認可的電動輪椅。輪椅重心應在中或後方,減少翻車的機會。
現在了解過翻車原因,亦要知如何防止及正確使用:
首先,根據香港政府的無障礙設施(B.F.A.)要求,一般斜道比例一比是1:12,即1cm 高就要 12cm長,約 5° 度 。 有驗證的電動輪椅或輪椅都可以爬過。當我們需要上落斜時,我們應盡量選用有足夠闊度的,直的,沒有暗斜或要轉彎的的路徑。
上斜時:
- 當上斜時,先看清楚路面有沒有障礙,最好選擇直線路徑。
- 您會感到輪椅會向後傾斜,可用傾前身體重心平衡。盡量避免輪椅背後有背包或其他負載,因為會讓您更易向後傾。
- 慢慢開輪椅以保持控制。
上坡時,身體向前
落斜時:
- 先看清楚路面有沒有障礙,最好選擇直線路徑,檢查坡道是否有障礙物。
- 慢慢開車以保持控制。
- 坡道可能非常陡峭,可以通過改變身體重心,身體傾後來補償。
下坡時,身體向前,將一隻手臂環繞在把手柄上,並將身體向後靠在輪椅背,可以幫助您在下坡時保持平衡。
盡量避免以下路徑
V型上斜位:
坡道的底部有一個V型邊,斜坡和溝槽會形成一個快速變化的坡度,防反輪會被卡住,亦難以上斜。
V型落斜出口位:
坡道的底部有一個V型邊,如腳踏調到較低位置會被撞到,亦容易將落斜的力集中到其中一邊的輪,用家會覺得震蕩。當將完成落斜時,可收慢車速,並確保前方雙輪同時離開落斜坡道。
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