轿车落水后备箱通道逃生装置的设计研究*

2023-01-04吕超颖杨欣怡

南方农机 2022年9期

关键词：后备箱轿车车载

吕超颖，刘洋，杨欣怡

（陕西服装工程学院，陕西西安 712046）

在经济社会快速发展的当下，道路行驶车辆数量正逐步增加，为提升行车人员的安全，解决其在落水时的逃生问题，技术人员需根据轿车的实际运行状态设计出适宜的后备箱通道，并利用该通道与逃生装置的联通性来增强轿车的实用性、安全性。

1 后备箱通道落水逃生装置设计架构

1.1 装置设计背景

一方面，随着轿车设计数量的增多，不同类型的轿车正展现在人们面前，受多重要素影响，轿车落水已成为当前影响人们生命安全的重要因素，迫切需要在轿车设计中设置自助逃生装置。在研究轿车的内部形态时，设计人员可精准发现轿车内部的后备箱具有极大的安全性，若在该部分设计合适的安全通道可提升该轿车落水逃生装置应用的有效性。在进行项目设计前，工作人员应切实掌握该车体的整体构造，全面分析整体构造可能产生的具体影响，及时发现轿车落水逃生装置与后备箱逃生通道的融合性，确保两者连接的畅通性，真正保障轿车落水后的车内人员安全[1]。另一方面，在进行后备箱通道轿车落水逃生装置的科学设计前，工作人员还应科学选择逃生装置的设计技术，即利用该技术来合理连接逃生装置与后备箱，由于不同轿车的内部构造不同，要根据该轿车内部的具体情况来挑选适宜的技术，通过对相关技术的精准选择来提升该逃生装置的设计效果，从而增强轿车内部的安全性。尤为重要的是，在进行轿车落水逃生装置设计期间，技术人员需明确装置设计顺序，即由外至内，通过对外部总体装置的科学设计，精准明确该轿车逃生装置的应用范围，真正提升后备箱通道的应用质量[2]。

1.2 装置总体设计

为更好地完成后备箱通道轿车落水逃生装置的合理设计，工作人员需借助信息技术手段来设计该装置的整体结构。从模块设置上看，该轿车落水逃生装置共有三种模块，即执行模块、处理模块与信号信息模块。在信号信息模块中，其带有倾斜传感器与液位传感器等，该类传感器在实际应用中可精准判断该轿车的落水姿态与落水具体状况。再将其获取的信息数据信号放置到处理模块中，处理模块内包含应急车载电源与ECU主控器，主控制器在得到信号信息模块内的数据信息时，可及时引出电位指令信号并发送到具体的执行端口模块内。如有必要，还可使用应急车载电源，通过对该电源的使用来明确系统内部的各项数据信息。当信息数据进入到执行模块内的对应性端口时，工作人员需及时确认该模块内各装置设备的运行情况，其包括门锁电机、磁吸锁、车载顶灯与语音喇叭等。在接收到具体的信息数据后，该阶段车内的后排座位会自动与车的底部脱离，应急车载电源开始使用，随着数据信息传输内容的增多，该车将自动开启车载顶灯并执行对应的语音警报，而后备箱的门锁电机则会由内而外地开启后备箱盖，车内成员可在该系统的引导下从车的尾部逃生。在完成该系统装置设计后，工作人员应适时检查该系统的运行情况，通过对执行模块、处理模块与信号信息模块的合理完善来增强后备箱逃生通道设计的科学性、有效性、安全性[3]。

2 后备箱通道形态下轿车落水逃生装置的设计过程

2.1 架构内的装置功能

首先，在轿车落水逃生装置内可适时安置信号信息模块，该模块内分别拥有两种液位传感器与倾斜传感器，水平放置两项倾斜传感器，将其安置在轿车前面的左右两侧保险杠内，利用该传感器来判断车体各维度的倾斜程度，然后将两种液位传感器放置在轿车前部左右轮板内的前端，可借助该装置来测试轿车前面的湿度变化量与湿度大小等[4]。其次，针对处理模块而言，技术人员可适时检查出该装置内部存有的应急车载电源与ECU主控制器，此类控制器常在轿车驾驶空间中的杂物盒内，利用该控制器可准确处理数据信号并发出适宜的执行命令。基于轿车内部存有两类液位传感器，其中一类要科学管理控制器内的落水信号数据，通过该车辆的数据反馈可判断其是否存在落水行为，传感器还能检测出该轿车在落水后的倾斜度。若轿车车身的倾斜幅度较大，相关技术可精准判断出该车辆处于落水状态中，而在完成轿车落水行为的判定后，应顺势开启合适的应急车载电源并引导其进入到最终的执行模块。最后，执行模块内含有后备箱下的门锁电机、以铁片与电磁片为主的后排靠椅、车载顶灯与语音喇叭等，当系统内部的组织机构判定该轿车处在落水状态后，落水逃生装置将自动取消后排座椅内存有的磁铁供电，并将该座椅与磁吸机构适时脱离，提高车内人员的安全性。语音喇叭的主要作用为向周遭发出适宜的求救警报信号，通过该警报信号来引导轿车内的人员安全逃生，更好地保障其生命安全，让各个部门以最短时间完成对应性救援。当轿车落水以后，受光照条件影响，水下较黑暗的环境极易影响车内人员情绪，而适宜的车载顶灯则能有效增强光照条件，为车内成员的逃生与安全提供了适宜保证。技术人员在安置执行装置的过程中，需明确各设备的安装位置，比如，后备箱门锁内的电机多放置在后备箱盖中的内侧面、铁片安置在后背座椅的背面、车载顶灯与语言喇叭则分别安置在内饰顶板隔板与轿车驾驶座位旁，通过对该类设备的合理安置来提升该逃生装置的应用水平[5]。

2.2 工作原理

在轿车落水逃生装置的实际应用中，技术人员需明确该装置的内在工作原理，在进行逃生装置的使用时，可利用轿车旁边的倾斜传感器与液位传感器来监测轿车是否落水。在应用该类装置时仅需发现一种控制器接收到车辆落水信号且车辆倾斜角度超过正常倾斜值的15%，即可判定该轿车处在落水状态。在接收具体的落水信号后将此前的电磁供电取消，借助自动功能来摆脱后备箱隔板与后排座椅的连接，及时启动车内存有的车载应急电源，发出合适的智能语音提醒与语音报警，利用合适的信号传输方法来增强车内信号传输的力度与水平，通过对车载顶灯的及时开启来提升轿车内部的亮度，更好地稳定内部人员的心理情绪。在完成车内顶灯的启动后，后备箱中的门锁电机会自动开启后备箱盖，提升车内人员的安全性，通过适宜的光照可找出轿车内部的后备箱通道与警报按钮，利用警报按钮来告知外界，使外部人员在最短时间内开展相应的救援工作，并借助后备箱通道来进行科学逃生。当轿车完成该类举动后，车内人员的安全性得到极大加强，提高该车辆的销售数量与管理效果[6]。

2.3 装置设计过程

在进行轿车落水逃生装置设计前，设计人员需明确道路内最大纵坡值的设计规范与技术标准。比如，可对该轿车的速度进行合理设计，当其速度分别为20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h、60 km/h、80 km/h、100 km/h与120 km/h时，其最大纵坡的一般值分别为8%、7%、6%、5.5%、5%、4%、3%与3%，透过该项数值可看出当轿车行车速度逐步增大时，其最大纵坡的一般值正快速缩减，即车辆行驶速度与最大纵坡呈现反比关系。在进行道路纵断面的设计中，技术人员还可精准判定其极限值，即当车辆速度为20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h、60 km/h、80 km/h、100 km/h与120 km/h时，其最大纵坡的极限值分别为8%、8%、7%、6%、6%、5%、4%与0。该纵坡的极限值随着车辆行驶速度的增高而缓慢下降，而在其速度由100 km/h转变为120 km/h时，最大纵坡由此前的4%突然下降到0，在该部分对车辆行驶的安全性造成了极大挑战，无形中降低轿车行驶的安全性，增加事故风险。在完成了车辆逃生装置的速度设定后，工作人员需及时观察车辆转弯处的速度，即若车辆由直线路过渡至圆曲线或弯路面时，会增加其过弯曲线的数值范围，使路面存在适宜的横向坡度，在实际设计中其最高坡度值需与城市道路项目中平面设计值相符[7]。比如，当轿车行驶速度为20 km/h、30 km/h与40 km/h时，其超高坡度值应设置为2%；若轿车速度提升到50 km/h与60 km/h，则其超高坡度值会升高到4%；当轿车行驶速度为80 km/h、100 km/h时，超高坡度值会呈现梯度上升趋势，即上涨到6%。在完成轿车行驶速度与超高坡度关系的整合后，技术人员还应开展改变道路坡度要素的研究，其因素包含路面类型与路面宽度等，在实际设计时还要综合考量该设计区域的具体情况，如道路排水指标与当地气候等，通过对该类要素的研究，可发现道路横坡的最佳度数为1.5%～2.0%。

2.4 计算装置结构参数

在完成轿车落水逃生装置的整体设计后，技术人员还应根据该装置的实际情况来计算装置内的各结构参数，提高该装置的应用安全性与科学性。一般来讲，道路坡度值多在10%以内，路面、河面与河床等存有较大高度差，若轿车在行进过程中其前后轮随时间的变动而离开地面，将增加车身的倾斜角度。

举例来说，当轿车B的车轴距离为3 m，a、b、c分别为前后轮运动状态下的高度差、水平方位距离与轿车轴距，其坡度的数值计算为tanα=a/b，在该项公式内a为tan-（10.10）=5.71°，因而可看出a=sin（5.71）*c=0.29 m。在完成该项数值计算后，技术人员可了解到若想高效控制道路坡度，即将该数值缩减到10%以内，则前后轮的垂直高度差需保持在0.29 m以内，在完成该项数值计算后，该逃生装置内部的信息数据将变得更为精准。

为提高轿车落水逃生装置设计的安全性、科学性，技术人员还应根据不同国家的轿车类型，对其进气口高度、车轮半高与排气管高度进行深入研究，增加对影响车辆逃生装置设计安全要素的探究。比如，就日式轿车的内部装置而言，其车轮半高、排气管高度与进气口高度值分别为0.32 m、0.25 m与0.76 m；对于德国轿车的内部装置来说，车轮半高、排气管高度与进气口高度值多在0.32 m、0.30 m与0.73 m左右；在研究美国轿车内部装置的过程中，可发现其进气口高度、车轮半高与排气口高度分别在0.65 m、0.34 m与0.29 m左右。通过对不同国家轿车内部装置的研究，可看出一般的轿车其地面与排气口的高度在0.2 m～0.3 m之间，当轿车出现危险状况或落水状态时，应及时测量其倾斜角度，经过实际测量可发现当该角度为10%或以上时，该轿车将产生安全隐患，因而当前装置的安全阈值可设计在10%～15%，通过该项数值的提升可增进对车辆安全行驶的控制[8]。值得一提的是，目前我国的轿车类型多为前驱轿车，该类轿车在进入到水中后，受该装置形态影响，其车头前端会率先触碰水。一般来讲，该轿车由落水再到完全淹没需要3 min～5 min，轿车内部人员在该类情况下若想逃生仅有3 min，因而其安全逃生装置的设计应用需缩减在3 min以内[9]。

2.5 加强装置设计监管

一方面，在安装轿车落水逃生装置的过程中，为确保该装置的应用安全，项目管理者需派遣专业人员严格监督该逃生装置的设计过程，无论是内部零部件安装还是外部整体架构都要进行科学管理，合理管控其各项设计步骤，利用对各环节的精准控制来提高轿车逃生装置的设计水准。同时，针对轿车逃生装置的设计而言，在设计期间将产生不同类型的安全问题，即在完成某项任务的设计后，要对该任务进行科学检查，严格检查该环节质量。若在该环节发现其存有质量问题，在探明该问题形成的具体原因后要利用针对性举措加以解决，适时提升该装置的安装水准，为其此后的使用打下坚实基础[10]。另一方面，在完成轿车逃生装置的安装后，相关人员应及时开展对该装置的试运行活动，即科学模拟轿车落水的具体场景，并引导工作人员使用该装置，利用该举措来及时探究该装置使用的科学性、安全性，以及是否存在安全问题。若该装置在试运行时产生问题，则要及时修复该问题，确保该轿车内部落水逃生装置在正式使用时快速联通后备箱通道。