一種汽車落水自助逃生裝置的設計構想

郭興華 王皆佳 閆甜甜 孫亞楠

（江蘇航運職業技術學院 航海技術學院，江蘇 南通226010）

1 概述

重慶市萬州區長江二橋發生重大交通事故，一輛大巴車在行駛中突然越過中心線撞上一輛正常行駛的紅色小轎車后墜江。由于公交車墜江后迅速下沉，限于落水位置河流較深，又加上救援力量不能及時有效開展救援，事故造成15 人遇難。該事件發生后引起交通部門的重視，交通部門希望車輛在發生類似事件時能夠保證落水車輛浮于水面為后續救援力量的到來爭取時間，以便盡量減少財產損失和人員傷亡。因此，亟需一種車輛落水救生裝置來保障落水車輛內人員的安全，最大限度減少人員傷亡。

為提高車輛的安全系數，解決車輛在沿海、沿江、沿湖邊駕駛或駕駛員疲勞駕駛時，因各種因素而出現突發情況，最后導致車輛掉進深水中的安全問題，市場急需研制一種車輛落水自助逃生裝置來幫助人們解決現有的問題，車輛落水救生裝置在汽車落水后應能立即打開，方便人員快速逃離危險[1]。

2 汽車落水自助逃生系統的設計

對家用汽車落水自助逃生系統進行具體設計，細化監測單元、控制單元、動力單元、執行單元的設計，并以某一車型進行模擬校驗，以論證所構建模型的適用性。本裝置需要在車輛落水后車輛應急逃生裝置能夠順利啟動，該裝置啟動后需要能夠支撐車輛浮于水面一段時間，為車輛內司乘人員逃生贏得時間[2]。若車輛受損嚴重不能浮于水面之上，則該應急逃生系統應能保證車輛在水面以下能自動打開車窗供司乘人員逃生之用。

本系統設計了一種汽車落水應急逃生系統模型, 將現代電子控制技術應用到車輛落水事故的人員逃生中, 有效克服了事故中人員應急時間短、處理能力弱等困難,實現快速反應,在最短時間內較好地解決車輛在落水后能夠快速浮于水面，司乘人員打開車門進行逃生的問題。但在某些惡劣情況下時,如車門嚴重變形,作用失效，該系統尚需要進一步改進[3]。

汽車落水應急逃生系統包括4 部分:監測單元、控制單元、動力單元、執行單元。車輛落水后傳感器機構及時準確地探知車輛處于落水狀態,將此信號發送給控制系統,控制系統立即發出指令,使得壓強平衡機構工作,車門內外壓差逐漸減小,當車輛落水達到一定深度后（類似于船舶救生艇靜水壓力釋放器原理）,控制系統發出指令使得斷軸機構啟動,車窗自動降落系統會自動開啟，比用座椅后頭枕打破車窗玻璃要快1-2 分鐘，為司乘人員快速逃離車輛贏得了寶貴時間, 車窗玻璃脫離車架的束縛后, 控制系統發出指令使得氣囊彈射機構工作, 氣囊打開,車量由于膨脹的氣囊產生的浮力而上浮, 事故人員即可借助具有浮力的車門上浮,進行逃生[4]。

3 附圖說明

如圖1 為本發明的一種車輛落水自浮救生裝置的原理圖。

圖1

如圖2 為本發明的氣囊儲存區的安裝位置圖。

圖2

如圖3 為本發明的浮力開關的結構示意圖。

圖3

上述圖中，1、電源；2、浮力開關；3、電磁閥；4、貯氣罐；5、氣管；6、氣囊；7、車輛；8、氣囊儲存區；9、開關電子元件外殼體；10、第一連通管；11、第二連通管；12、第三連通管；13、固定帶；14、小號配重；15、中號配重；16、大號配重；17、浮球。

下面將結合本設計實例中的附圖，對本設計實例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本設計一部分實施例，而不是全部的實施例。

根據圖1-3，本設計提供的一種實施例：一種車輛落水自浮救生裝置，包括電源1 和車輛7，電源1 的輸出端與浮力開關2的輸入端連接，浮力開關2 的輸出端與電磁閥3 的輸入端連接，電磁閥3 的輸入端與氣管5 的輸出端連接，氣管5 的輸入端與貯氣罐4 的輸出端連接，電磁閥3 的輸出端與氣囊6 的輸入端連接[5]。

車輛7 上設置有氣囊儲存區8，氣囊儲存區8 不局限于在車輛7 上的位置，根據車輛和客戶需要進行安裝[6]。

浮力開關2 包括開關電子元件外殼體9，內部有開關元件，電磁鐵元件，及其他相關構件，開關電子元件外殼體9 的下端設置有第一連通管10、第二連通管11 和第三連通管12，第一連通管10、第二連通管11 和第三連通管12 為軟管，且第一連通管10 設置在第二連通管11 的一側，且第二連通管11 設置在第三連通管12 的一側，第一連通管10 的一端設置有小號配重14，第二連通管11 的一端設置有中號配重15，第三連通管12的一端設置有大號配重16，小號配重14、中號配重15 和大號配重16 僅對抗淺層浮力，其重量較小，小號配重14、中號配重15和大號配重16 的一端均設置有浮球17，小號配重14、中號配重15 和大號配重16 設置的目的是抵抗一定的浮力，避免落水，浮球17 上浮速度過快，造成二次傷害，第一連通管10、第二連通管11 和第三連通管12 通過固定帶13 固定，避免第一連通管10、第二連通管11 和第三連通管12 纏繞，且單個浮球17 上浮掙脫固定帶13 時，固定帶13 依舊能固定剩下兩個連通管。

電源1、浮力開關2 和電磁閥3 相鄰之間電性連接，浮力開關2 浸泡在水中并受到浮力作用，在浮力的作用下第一連通管10 連接的浮球17 上浮，此時浮力開關2 接通電源1 與電磁閥3之間線路，電磁閥3 開啟，貯氣罐4 與氣管5 相互連通，氣管5與氣囊6 通過連接件密封連接，電磁閥3 開啟時，連接件上移，貯氣罐4、氣管5 和氣囊6 內部貫通，貯氣罐4 將壓縮空氣充入氣囊6 內，氣囊6 被充氣打開，電磁閥3 設置為常閉型。

第一連通管10、第二連通管11 和第三連通管12 均設置為中空管材，小號配重14、中號配重15 和大號配重16 的重量依次遞增，對抗淺層浮力，第一連通管10、第二連通管11 和第三連通管12 的長度依次遞增，避免在落下時，氣囊6 一次性充滿，使車輛7 迅速上浮，容易造成二次傷害[7]。

開關電子元件外殼體9 的一側設置有導管，開關電子元件外殼體9 的下端設置有法蘭，且法蘭與第一連通管10、第二連通管11 和第三連通管12 密封連接，固定帶13 上設置有結點，結點處粘黏固定，固定帶13 設置有兩個。

4 工作原理

當車輛無法避免危險掉進水里時，浮力開關2 浸泡在水中并受到浮力作用，在浮力的作用下第一連通管10 連接的浮球17 上浮，直至浮力大于小號配重14 的重量，此時浮力帶動內部電磁鐵上移，使浮力開關2 閉合，如果下落速度過快，則第二連通管11 和第三連通管12 連接的浮球17 受到更大的浮力也會上浮，在使用過程中便捷，其中固定帶13 八字纏繞在第一連通管10、第二連通管11 和第三連通管12 上，對第一連通管10、第二連通管11 和第三連通管12 進行固定，避免第一連通管10、第二連通管11 和第三連通管12 纏繞，且單個浮球17 上浮掙脫固定帶時，固定帶13 依舊能固定剩下兩個連通管，此時浮力開關2 接通電源1 與電磁閥3 之間線路，電磁閥3 開啟，連接件上移，貯氣罐4、氣管5 和氣囊6 內部貫通，貯氣罐4 將壓縮空氣充入氣囊6 內，氣囊6 被充氣打開，隨著氣囊6 充氣量的不斷增大，車輛7 開始上浮，直至車輛7 正常浮起水面，等待救援或敲碎車窗進行救援或自行進行脫險[8]。

結束語

綜上所述，車輛自助逃生裝置方案的設計為落水車輛內被困人員增加了逃生的機會，目前自浮式救生筏在船舶上面應用較為廣泛，特別是在船舶遇險時，自浮式救生筏為落水人員開展水上自救提供了救生裝置，為后續開展水上救援贏得了時間。這項技術的廣泛應用，也可以明顯提高海上落水人員逃生的機會。因此，車輛落水自助逃生裝置具有重要的價值。