基于氣壓傳動系統(tǒng)的公交安全逃生墻設計

周濤等

[摘 要]文章基于氣壓傳動原理設計了一款公交安全逃生裝置，巧妙改變車體結構使得車子右側的箱體與主體分離，采用氣壓傳動系統(tǒng)，通過氣壓缸將車體和箱體連接，運用電氣元件實現(xiàn)控制，在公交發(fā)生緊急情況時，右側箱體向上升起，留出較大逃生空間，為人們打開生命通道，能在危險情況下迅速逃生，從本質上解決公交事故逃生難的問題。

[關鍵詞]公交安全；逃生；外殼分離；氣壓傳動

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.051

1 引 言

公交是人們出行使用最多的交通工具，然而公交存在不少安全問題，尤其在人員擁擠的高峰期，一旦公交出現(xiàn)火災或者其他安全問題，由于擁擠和逃生通道狹小，人們很難從中逃生。現(xiàn)行的安全錘砸開玻璃獲得逃生通道的方案可行性低，在危險環(huán)境下逃生效率低。基于此問題，通過改造公交的結構從而達到安全逃生目的是一個很好的解決方案。

2 總體設計

2.1 整體結構設計

2.1.1 結構設計

本設計的公交安全逃生墻如圖1、圖2所示，外殼自動分離裝置主要由緊急門、安全氣囊、氣缸裝置、限位自鎖裝置、緊急安全電磁閥、報警器、緊急安全電磁閥伸收臂裝置構成。

2.1.2 設計原理

當公交汽車發(fā)生緊急事故后，關閉汽車驅動力直到汽車停止運動，緊急安全電磁閥伸收臂斷電關閉，緊急門“1”安全閥自動打開，司機按動緊急門“1”開啟，報警器報警，通過緊急門氣缸作用，緊急門“1”按照軌道軌跡往上升，直至到達最高點停止，在限位自鎖裝置作用下被鎖住，防止緊急門掉下，然后安全氣囊開始釋放，人們就可以拉著安全氣囊順利逃生了。如果氣缸氣動失靈，可以通過人力把緊急門“1”向上提動，直到緊急門“1”被鎖住，為了防止氣動裝置在事故發(fā)生時失靈，車內或車外人員可以手動把緊急門“1”升高。

2.2 氣動系統(tǒng)設計

氣壓傳動是以壓縮空氣為工作介質進行能量傳遞和信號傳遞的一門技術。其氣壓傳動系統(tǒng)由氣源裝置、控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件四部分組成。

2.2.1 氣源裝置

氣源裝置采用往復活塞式的空氣壓縮機，通過帶動氣缸內活塞的運動實現(xiàn)吸氣與排氣過程，從而為氣壓系統(tǒng)提供足夠的氣體。

2.2.2 氣動執(zhí)行元件

氣動執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力轉換為機械能的裝置。實現(xiàn)右側箱體的升降，選用氣缸用于直線往復運動或者擺動。右側箱體在快速升起的過程中，由于速度過快必然會產生沖擊，為了使氣缸運動平穩(wěn)，所以使用QGB系列具有緩沖的氣缸，即采用氣液組合的方式的氣液阻尼沖擊缸。根據(jù)資料，以廈門金龍XMQ6122G（FCB1）公交車為例，由于氣壓缸的伸長距離的限制，所以氣液阻尼缸把活塞桿缸作為液壓缸，依據(jù)強度與壓桿穩(wěn)定性校核，這樣使得油壓兩腔的排油量基本相等，這樣既節(jié)約油量，也使得啟動、啟停平穩(wěn)。此時油箱內的油液只用來補充因油缸泄漏而減少的油量，一般用油杯補充，所以使用多級氣壓缸，根據(jù)受力與效率分析及計算，氣壓缸的外筒選用直徑為3.5 cm的缸筒，2級活塞與氣壓接觸的直徑為2.5cm，這樣可以在一個較短的缸筒內實現(xiàn)較長的升高高度，正好符合設計的較長的伸縮要求，而當依次縮回時又能使氣壓缸保持很小的軸向尺寸。

2.2.3 氣動控制元件

氣壓系統(tǒng)中，氣動控制元件的主要作用是調節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和方向，保證執(zhí)行元件按照正常的程序進行工作。

（1）安全閥。在公交升起過程中為了右側箱體升起后保持一定的狀態(tài)，這時就要保壓。使用安全閥進行保壓，當貯氣罐或回路中壓力超過某調定值，要用安全閥向外放氣，安全閥在系統(tǒng)中起過載保護作用。

（2）減壓閥。減壓閥采用QTY型直動式減壓閥，通過閥口的節(jié)流作用減壓，靠膜片上力的平衡作用來穩(wěn)定輸出壓力，調節(jié)旋鈕可以調節(jié)輸出壓力，使出口壓力降低并保持恒定，以保證公交右側箱體穩(wěn)定升起后保持一定狀態(tài)。

2.2.4 氣動系統(tǒng)總裝

工作原理：空氣壓縮機產生的氣體，經過過濾器、干燥器最后進入貯氣罐，在必要時氣體經由控制裝置進入氣缸，使之完成向上運動。圖2～圖3中的11為并聯(lián)的液壓保壓減震裝置。在需要歸位時通過回氣管道將干凈的氣體再次進入貯氣罐，使氣體反復利用，減少壓縮機功率的消耗。系統(tǒng)的啟閉由電器元件控制。

3 結 論

這款基于氣壓傳動系統(tǒng)的公交安全逃生裝置，從根本上克服了傳統(tǒng)逃生裝置效率低的弊端，穩(wěn)定性好，安全系數(shù)高，對現(xiàn)行公交逃生裝置具有一定的指導意義，具有很好的應用價值和市場期望，值得大范圍地推廣和應用。

參考文獻：

[1]許福玲.液壓與氣壓傳動[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2]陳奎生.液壓與氣壓傳動[M].北京： 武漢理工大學出版社，2001.

[3]劉鴻文.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2010.