校車應(yīng)急功能電路設(shè)計(jì)

陳燕梅，張凌露，宋 偉，李 芳，李曉蓮，趙永勝

（南京依維柯汽車有限公司，江蘇 南京 210028）

校車道路交通安全事故屢屢發(fā)生，交通事故已經(jīng)成為造成我國(guó)中小學(xué)生意外傷亡的主要原因之一。校車事故頻繁、傷亡慘重、社會(huì)影響大，校車安全問題已經(jīng)到了必須盡快解決的地步。這與我國(guó)校車安全標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)有很大的關(guān)系。國(guó)家部門加快了校車安全性的推進(jìn)力度和加強(qiáng)了校車的管理。參考美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合中國(guó)的國(guó)情，先后實(shí)施了GB24315-2009：校車標(biāo)識(shí)、GB24077-2012：專用校車安全技術(shù)條件、GB24406-2012：校車座椅及車輛固定件的強(qiáng)度。

為順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，以及公司品牌發(fā)展戰(zhàn)略的要求，依維柯產(chǎn)品作為國(guó)內(nèi)有競(jìng)爭(zhēng)力的輕型客車，公司立項(xiàng)進(jìn)行了輕型專用校車項(xiàng)目研制設(shè)計(jì)。依維柯專用校車的市場(chǎng)定位為高端輕型小學(xué)生、幼兒專用校車。該項(xiàng)目根據(jù)國(guó)家最新校車標(biāo)準(zhǔn)，快速地響應(yīng)市場(chǎng)，開發(fā)出了一系列小學(xué)生、幼兒校車等8款車型，填補(bǔ)了公司的校車市場(chǎng)的空白，具有積極的市場(chǎng)意義。

1 校車應(yīng)急功能的開發(fā)

1.1 應(yīng)急功能的法規(guī)要求

GB24407-2012：專用校車安全技術(shù)條件第5.12.2.4章節(jié)應(yīng)急開關(guān)內(nèi)容，可參考 《汽車電器》雜志2013年第3期P8～P9《淺析專用校車應(yīng)急開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理與安裝》一文。

1.2 應(yīng)急開關(guān)說明

法規(guī)要求應(yīng)在駕駛員座椅附近安裝有安全應(yīng)急開關(guān)，駕駛員在其座椅上進(jìn)行操作，并應(yīng)采用保護(hù)蓋或者其他方式避免誤操作。外形及其線路圖如圖1。

1.3 普通型產(chǎn)品說明及其應(yīng)急功能對(duì)策

根據(jù)項(xiàng)目要求，基于公司某車型開發(fā)校車，普通型產(chǎn)品與應(yīng)急功能相關(guān)的原理圖見圖2，普通型的整車與應(yīng)急功能相關(guān)的描述可見表1。

2 校車應(yīng)急功能設(shè)計(jì)方案一

2.1 原理說明

表1 普通型產(chǎn)品與應(yīng)急功能相關(guān)的描述

項(xiàng)目要求在原車型上進(jìn)行拓展開發(fā)，按照校車的法規(guī)要求，主要有以下幾點(diǎn)：①新增電磁式電源總開關(guān)，上15電后，再通過觸發(fā)電源開關(guān)，接通起動(dòng)開關(guān)，通過應(yīng)急開關(guān)提供15電給ECU使整車起動(dòng)。②采用帶鎖扣 （防止駕駛員誤操縱）的應(yīng)急開關(guān) （圖1）。未按下應(yīng)急開關(guān)時(shí)，所有燈光及其報(bào)警指示同普通型。當(dāng)按下應(yīng)急開關(guān)時(shí)，通過應(yīng)急開關(guān)提供15電給ECU的46腳，使發(fā)動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)，并同時(shí)提供電源給電源開關(guān)繼電器和應(yīng)急開關(guān)繼電器（采用轉(zhuǎn)換型繼電器），車廂頂燈通過頂燈開關(guān)提供的15電正常工作。③當(dāng)應(yīng)急開關(guān)撥開鎖扣同時(shí)按下時(shí)，通過應(yīng)急開關(guān)斷開ECU的46腳的15電，使發(fā)動(dòng)機(jī)立即熄火；應(yīng)急開關(guān)繼電器線圈端無(wú)15電，但可通過應(yīng)急開關(guān)繼電器的常閉觸點(diǎn)和應(yīng)急開關(guān)接通30D電給車廂頂燈，起動(dòng)車內(nèi)應(yīng)急照明，方便乘客下車；報(bào)警繼電器1（常開型繼電器）的線圈端得電，繼電器的開關(guān)端接通，使其接通車輛危險(xiǎn)報(bào)警信號(hào)而使得左右所有的轉(zhuǎn)向燈工作。應(yīng)急方案一具體設(shè)計(jì)原理如圖3所示。

2.2 設(shè)計(jì)過程出現(xiàn)的故障

1）故障現(xiàn)象 初期設(shè)計(jì)未采用D1和D2二極管進(jìn)行隔斷。整車起動(dòng)，按下應(yīng)急開關(guān)后發(fā)動(dòng)機(jī)迅速熄火、車廂頂燈亮、危險(xiǎn)報(bào)警信號(hào)燈全亮，功能符合法規(guī)要求。但當(dāng)整車起動(dòng)，綜合 （轉(zhuǎn)向）開關(guān)工作時(shí)，所有的危險(xiǎn)報(bào)警信號(hào)燈全亮。

2）故障原因 綜合 （轉(zhuǎn)向）開關(guān)接通閃光繼電器的輸出端，而報(bào)警繼電器1通過緊急燈開關(guān)接通了15電，并通過線路傳輸?shù)綀?bào)警繼電器1的線圈端，使得危險(xiǎn)警報(bào)信號(hào)燈全部工作。

3）改進(jìn)方向 增加反向二極管，這樣有利于截止電源在轉(zhuǎn)向的情況下提供給報(bào)警繼電器1，同時(shí)需要考慮當(dāng)應(yīng)急開關(guān)工作時(shí)，避免通過緊急燈開關(guān)串通15電與30D。當(dāng)然在選擇二極管的時(shí)候，需要根據(jù)電流的大小，選擇合適的二極管，否則容易擊穿二極管，導(dǎo)致其他故障。

3 校車上應(yīng)急功能設(shè)計(jì)方案二

3.1 原理說明

電磁式電源總開關(guān)、電源開關(guān)、應(yīng)急開關(guān)的設(shè)計(jì)同方案一。為了截止通過緊急燈開關(guān)的15電及防止應(yīng)急情況下15電和30D串電，考慮增加報(bào)警繼電器2和報(bào)警繼電器3隔開緊急燈開關(guān)提供的15電和30D，具體設(shè)計(jì)原理見圖4。

3.2 設(shè)計(jì)可能出現(xiàn)的故障

1）故障現(xiàn)象 當(dāng)整車在起動(dòng)且頂燈開關(guān)按下時(shí)，其它15電上的用電器工作，再按應(yīng)急開關(guān)，則會(huì)熔斷頂燈開關(guān)F11熔斷絲 （5A）。

2）故障原因 設(shè)計(jì)人員在原產(chǎn)品的基礎(chǔ)上開發(fā)產(chǎn)品，忽略了頂燈開關(guān)和應(yīng)急開關(guān)會(huì)存在15電和30D串電的情況，而只單純考慮了功能的實(shí)現(xiàn)。

3）改進(jìn)方向 用一個(gè)轉(zhuǎn)換型繼電器 （如圖4中的應(yīng)急開關(guān)繼電器），將其應(yīng)急開關(guān)工作情況下，直接給白頂燈提供30D。而在應(yīng)急開關(guān)不工作、頂燈開關(guān)工作的情況下，提供頂燈15電，這樣就不會(huì)串電。

4 兩種方案的對(duì)比

結(jié)合方案一和方案二，從技術(shù)可行性、成本、工藝、安裝及維修角度，對(duì)比分析見表2。綜合表1、表2分析，最終決定選用方案二。

表2 兩種方案對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

通過此次基于原產(chǎn)品開發(fā)的校車應(yīng)急功能的原理圖的設(shè)計(jì)，使我們明白在設(shè)計(jì)時(shí)不僅需要正向考慮是否能實(shí)現(xiàn)功能，還需要逆向考慮與之相關(guān)的電路是否有影響。當(dāng)然設(shè)計(jì)還要同期考慮到安裝、維修性及其成本。

［1］佟舟.淺析專用校車應(yīng)急開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理與安裝［J］.汽車電器， 2013 （3）： 8-9.

［2］陳濤，王棟，魏朗.中美校車安全標(biāo)準(zhǔn)比較研究［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2012（5）：149-155.

［3］ GB24407—2012， 專用校車安全技術(shù)條件［S］.