一种汽车落水自助逃生装置的设计构想

郭兴华 王皆佳 闫甜甜 孙亚楠

（江苏航运职业技术学院 航海技术学院，江苏 南通226010）

1 概述

重庆市万州区长江二桥发生重大交通事故，一辆大巴车在行驶中突然越过中心线撞上一辆正常行驶的红色小轿车后坠江。由于公交车坠江后迅速下沉，限于落水位置河流较深，又加上救援力量不能及时有效开展救援，事故造成15 人遇难。该事件发生后引起交通部门的重视，交通部门希望车辆在发生类似事件时能够保证落水车辆浮于水面为后续救援力量的到来争取时间，以便尽量减少财产损失和人员伤亡。因此，亟需一种车辆落水救生装置来保障落水车辆内人员的安全，最大限度减少人员伤亡。

为提高车辆的安全系数，解决车辆在沿海、沿江、沿湖边驾驶或驾驶员疲劳驾驶时，因各种因素而出现突发情况，最后导致车辆掉进深水中的安全问题，市场急需研制一种车辆落水自助逃生装置来帮助人们解决现有的问题，车辆落水救生装置在汽车落水后应能立即打开，方便人员快速逃离危险[1]。

2 汽车落水自助逃生系统的设计

对家用汽车落水自助逃生系统进行具体设计，细化监测单元、控制单元、动力单元、执行单元的设计，并以某一车型进行模拟校验，以论证所构建模型的适用性。本装置需要在车辆落水后车辆应急逃生装置能够顺利启动，该装置启动后需要能够支撑车辆浮于水面一段时间，为车辆内司乘人员逃生赢得时间[2]。若车辆受损严重不能浮于水面之上，则该应急逃生系统应能保证车辆在水面以下能自动打开车窗供司乘人员逃生之用。

本系统设计了一种汽车落水应急逃生系统模型, 将现代电子控制技术应用到车辆落水事故的人员逃生中, 有效克服了事故中人员应急时间短、处理能力弱等困难,实现快速反应,在最短时间内较好地解决车辆在落水后能够快速浮于水面，司乘人员打开车门进行逃生的问题。但在某些恶劣情况下时,如车门严重变形,作用失效，该系统尚需要进一步改进[3]。

汽车落水应急逃生系统包括4 部分:监测单元、控制单元、动力单元、执行单元。车辆落水后传感器机构及时准确地探知车辆处于落水状态,将此信号发送给控制系统,控制系统立即发出指令,使得压强平衡机构工作,车门内外压差逐渐减小,当车辆落水达到一定深度后（类似于船舶救生艇静水压力释放器原理）,控制系统发出指令使得断轴机构启动,车窗自动降落系统会自动开启，比用座椅后头枕打破车窗玻璃要快1-2 分钟，为司乘人员快速逃离车辆赢得了宝贵时间, 车窗玻璃脱离车架的束缚后, 控制系统发出指令使得气囊弹射机构工作, 气囊打开,车量由于膨胀的气囊产生的浮力而上浮, 事故人员即可借助具有浮力的车门上浮,进行逃生[4]。

3 附图说明

如图1 为本发明的一种车辆落水自浮救生装置的原理图。

图1

如图2 为本发明的气囊储存区的安装位置图。

图2

如图3 为本发明的浮力开关的结构示意图。

图3

上述图中，1、电源；2、浮力开关；3、电磁阀；4、贮气罐；5、气管；6、气囊；7、车辆；8、气囊储存区；9、开关电子元件外壳体；10、第一连通管；11、第二连通管；12、第三连通管；13、固定带；14、小号配重；15、中号配重；16、大号配重；17、浮球。

下面将结合本设计实例中的附图，对本设计实例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本设计一部分实施例，而不是全部的实施例。

根据图1-3，本设计提供的一种实施例：一种车辆落水自浮救生装置，包括电源1 和车辆7，电源1 的输出端与浮力开关2的输入端连接，浮力开关2 的输出端与电磁阀3 的输入端连接，电磁阀3 的输入端与气管5 的输出端连接，气管5 的输入端与贮气罐4 的输出端连接，电磁阀3 的输出端与气囊6 的输入端连接[5]。

车辆7 上设置有气囊储存区8，气囊储存区8 不局限于在车辆7 上的位置，根据车辆和客户需要进行安装[6]。

浮力开关2 包括开关电子元件外壳体9，内部有开关元件，电磁铁元件，及其他相关构件，开关电子元件外壳体9 的下端设置有第一连通管10、第二连通管11 和第三连通管12，第一连通管10、第二连通管11 和第三连通管12 为软管，且第一连通管10 设置在第二连通管11 的一侧，且第二连通管11 设置在第三连通管12 的一侧，第一连通管10 的一端设置有小号配重14，第二连通管11 的一端设置有中号配重15，第三连通管12的一端设置有大号配重16，小号配重14、中号配重15 和大号配重16 仅对抗浅层浮力，其重量较小，小号配重14、中号配重15和大号配重16 的一端均设置有浮球17，小号配重14、中号配重15 和大号配重16 设置的目的是抵抗一定的浮力，避免落水，浮球17 上浮速度过快，造成二次伤害，第一连通管10、第二连通管11 和第三连通管12 通过固定带13 固定，避免第一连通管10、第二连通管11 和第三连通管12 缠绕，且单个浮球17 上浮挣脱固定带13 时，固定带13 依旧能固定剩下两个连通管。

电源1、浮力开关2 和电磁阀3 相邻之间电性连接，浮力开关2 浸泡在水中并受到浮力作用，在浮力的作用下第一连通管10 连接的浮球17 上浮，此时浮力开关2 接通电源1 与电磁阀3之间线路，电磁阀3 开启，贮气罐4 与气管5 相互连通，气管5与气囊6 通过连接件密封连接，电磁阀3 开启时，连接件上移，贮气罐4、气管5 和气囊6 内部贯通，贮气罐4 将压缩空气充入气囊6 内，气囊6 被充气打开，电磁阀3 设置为常闭型。

第一连通管10、第二连通管11 和第三连通管12 均设置为中空管材，小号配重14、中号配重15 和大号配重16 的重量依次递增，对抗浅层浮力，第一连通管10、第二连通管11 和第三连通管12 的长度依次递增，避免在落下时，气囊6 一次性充满，使车辆7 迅速上浮，容易造成二次伤害[7]。

开关电子元件外壳体9 的一侧设置有导管，开关电子元件外壳体9 的下端设置有法兰，且法兰与第一连通管10、第二连通管11 和第三连通管12 密封连接，固定带13 上设置有结点，结点处粘黏固定，固定带13 设置有两个。

4 工作原理

当车辆无法避免危险掉进水里时，浮力开关2 浸泡在水中并受到浮力作用，在浮力的作用下第一连通管10 连接的浮球17 上浮，直至浮力大于小号配重14 的重量，此时浮力带动内部电磁铁上移，使浮力开关2 闭合，如果下落速度过快，则第二连通管11 和第三连通管12 连接的浮球17 受到更大的浮力也会上浮，在使用过程中便捷，其中固定带13 八字缠绕在第一连通管10、第二连通管11 和第三连通管12 上，对第一连通管10、第二连通管11 和第三连通管12 进行固定，避免第一连通管10、第二连通管11 和第三连通管12 缠绕，且单个浮球17 上浮挣脱固定带时，固定带13 依旧能固定剩下两个连通管，此时浮力开关2 接通电源1 与电磁阀3 之间线路，电磁阀3 开启，连接件上移，贮气罐4、气管5 和气囊6 内部贯通，贮气罐4 将压缩空气充入气囊6 内，气囊6 被充气打开，随着气囊6 充气量的不断增大，车辆7 开始上浮，直至车辆7 正常浮起水面，等待救援或敲碎车窗进行救援或自行进行脱险[8]。

结束语

综上所述，车辆自助逃生装置方案的设计为落水车辆内被困人员增加了逃生的机会，目前自浮式救生筏在船舶上面应用较为广泛，特别是在船舶遇险时，自浮式救生筏为落水人员开展水上自救提供了救生装置，为后续开展水上救援赢得了时间。这项技术的广泛应用，也可以明显提高海上落水人员逃生的机会。因此，车辆落水自助逃生装置具有重要的价值。