基本信息
- 项目名称：
- 公交车逃生车窗及控制装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本装置旨在当“闷罐”式的空调公交车发生突发事件时，尽最大可能为乘客争取宝贵的逃生时间。通过烟雾传感器检测发动机运转状况，将检测到汽车故障的信息反馈给控制电路进而控制一对联动的车窗锁来实现车窗的开闭，同时车窗旁配备一旋钮可供手动打开车窗。车窗开启是由一个四杆结构连接嵌套在车体上实现的。本装置机械原理简单，安全性高，无破坏、可循环利用。本装置具有很大的市场推广价值。
- 详细介绍：
- 本装置旨在当“闷罐”式的空调公交车发生突发事件时，尽最大可能为乘客争取宝贵的逃生时间。同时，在不需破坏车窗玻璃的前提下，对现有公交车的结构进行改进。 本装置通过烟雾传感器检测发动机运转状况，将检测到汽车故障的信息反馈给控制电路进而控制一对联动的车窗锁来实现车窗的开闭。此外，车窗旁配备一旋钮可供手动打开车窗。车窗开启是由一个四杆结构连接嵌套在车体上实现的。 经过试验数据和理论计算可得，本装置从检测到发动机异常到车窗完全开启的时间为1.8~2.2s，窗体与车体的密封性能Q<=1MPa，车窗开启有效面积85%以上，使用寿命可达10年以上。 本装置的最大创新特色是在公交车原来的车型上进行改造，且机械原理简单，安全性高，无破坏、可循环利用。考虑到中国空调公交车使用范围面积大，本系统批量生产价格可控制在800~1200元内，因此，本装置具有很大的市场推广价值。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 国内大多数空调公交车在紧急情况发生时都是通过砸开玻璃窗的方式逃生，但由于车窗的设计特点、乘客在危机情况下的心理变化和严厉的误动逃生装置的惩罚措施等因素，逃生者进退维谷，延误逃生时机。此项目将致力研究一种稳定性好、及时、引导性强且原理简单的空调公交车逃生装置，为突发事件来临时乘客的及时疏散逃生提供便利与保障。 基本思路： 通过对机械原理、传感器原理、自动控制原理的运用，设计一种可自开启的公交车窗。装置由三部分组成,窗体、车窗紧固锁和自动控制电路。在窗上部和下部分别装两个同步开合的电磁锁。 创新点： 1使用手动/自动的打开方式打开安全车窗； 2由手动/电动两用锁锁定窗体； 3烟雾传感自动触发装置，高准确性和灵敏性； 4无需额外提供动力，利用车窗本身的重力打开车窗； 5利用人的潜意识规律有效缩短逃生时间。 技术关键： 窗体结构与机械机构将成为本设计的关键部分，窗体的合理设计和机械装置合理配合才能使自开启窗能在预定的时间与预定条件下完成预期动作。合理的结构将有利于与车体进行整合。若推广使用则应对材料与制造费用进行进一步研究提高性价比。该部分也是本设计的难点。 自动控制电路设计到传感器技术与单片机自动控制技术，该部分的设计直接影响到自开启车窗检测的灵敏度，单片机编程算法以及控制电路都将直接影设计动作的反应时间。 技术指标： 1自动控制系统检测紧急情况的灵敏度 2该逃生系统的反应时间。 3窗体与车体的之间密封性能。 4该系统的使用寿命。
科学性、先进性
- 本作品有以下各点先进性与创新性： 1）快。本装置可以通过自动检测系统自动开启逃生窗，发生紧急情况，可快速按动按钮。节约了大量的时间，在这种情况下，多一秒也许就多逃去一条生命。 2）准。这个装置突破打破玻璃的思维，以打开窗户的形式让乘客逃生。有自动开启装置（烟雾检测自动控制装置）也有手动开启装置（联动锁）。 3）使用寿命长，可重复使用、无破坏。该装置使用寿命大于车的使用寿命，使用过程不需要经常进行维护。整个装置做成一个活动窗架，平时是紧固在窗框上，使用时通过自动检测装置启动或者按下手动按钮,就可以通过机械装置使玻璃窗自动打开，让乘客顺利逃生。车窗打开后还可通过手动将车窗复原，不会造成损失。而普通公交逃生窗击碎之后就无法恢复了，这不符合节能环保的理念。 4）无风险。传统的击打玻璃的方法易造成玻璃破坏和车体的变形，玻璃碎片容易伤及乘客或者路人。而且击打玻璃有较多不确定因素，一旦多次不成功势必会引起更大的恐慌。该装置不需破环玻璃，车窗开启时是沿着车体向下滑落，不会占道，因此无风险。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品系“广东省高等学校大学生创新实验项目”项目编号：1056410010 本作品获2010年华南农业大学“丁颖杯”课外学术科技作品竞赛工程学院选拔赛三等奖 本作品获2010年华南农业大学“丁颖杯”课外学术科技作品竞赛二等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利实施许可
作品可展示的形式
- 实物、产品 模型 图纸 现场展示 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 适用性强，推广范围大 本装置在保持车窗架构的基础上，只需对原来的车窗更换成可活动式车窗，无需调整车架，能实现现有公交车的快速改造；对新车而言，则无需重新设计车架，省去电气布线的麻烦。 可循环利用 紧急情况时，逃生者往往由于担心砸坏车窗玻璃需要赔偿或者承受滥用逃生设置的严厉处罚，进退维谷，延误逃生时机。 车窗通常情况下紧闭，紧急时可自动开启，避免破坏车窗玻璃，实现循环利用。 规格标准，成本低廉 设计过程中参考现有零件规格，规范设计尺寸，标准化程度高，有利于大批量生产，提高良品率，降低成本。 安全性高 机械结构简单，保证车窗在极其恶劣的情况下能顺利开启。通过烟雾检测器自动检测发动机运行状态，可在火灾发生的第一时间打开逃生通道；同时具有手动装置，在自动开启功能失效的情况下能通过司机或者乘客手动开启。公交车逃生系统的研究现在正处在一种相对缺乏的阶段，而该逃生系统在某种程度上补充了这方面的研究，这说明本作品市场前景是很乐观的。
同类课题研究水平概述
- 国外情况： 目前国外最先进的是曾亮相北京奥运会闭幕式英国表演车辆——双层公交车的两侧车体外壳可以完全打开，这是十分理想的防火安全结构。从工业技术来看，英国这辆表演车辆经过技术改装，增加了用车辆主发动机驱动的液压泵、液压工作站，通过长行程液压缸体驱动车体外壳打开。但公交车如果要增加类似功能，因为要运载大量乘客，公交车内不可能搭载液压站、大量的灭火装备，适宜的方法是用压缩空气储能容器驱动汽缸，乘客在强制制动车辆后，用手动阀门将压缩空气引入汽缸产生开门动作；如果用一次性的火工器材驱动的汽缸，结构更小巧，相同储存能量下的系统重量小、体积小，从专业名称上来说就是比功率重量密度、比功率体积密度。 但是，这种两边打开车身的方式有几个问题：公交车身通常比较高，当公交车两侧有其他障碍物时无法完全打开；且打开后占道严重；高速打开车体可能伤及两侧的其他车辆和路人。因此，理想的动作方式是向下、或向上平行移动屏障。 国内情况： 在国内，最常见的就是安全锤。当事故发生时，通过击碎窗户实现逃生。 现有的司机所扳动备用开门开关、乘客所旋转车门上方的紧急手动开门开关，都是压缩空气泄压阀门，即使将车门启闭汽缸的气体释放到大气压力，也需延时；何况公交车的车门都是以旋转运动为主与铰链连杆机构、导轨作用下的复合运动，所以，在车厢乘员拥挤的时候容易导致汽缸既关不了门，也开不了门，要门内外人员的共同辅助才能实现，施加推拉力的方向要遵循圆弧轨迹不断改变，这只是对于一个门有两扇的单扇门而言，对于一个门有四扇的折叠门就更复杂了；即使在车门启闭汽缸完全泄压后，而这个人力开门动作不能简单地向外拉门或向内推门，这与建筑物内的门扇简单地单调旋转运动轨迹完全不同。即使司机启动了现有应急开关，车门依然与汽缸中的活塞联动，在与速度函数相关的阻尼作用下，推动门的速度越快，反作用力越大，门越难打开！ 对比国内外各种逃生装置的设计，除英国表演车外，其他几种方式，都需要依靠车上乘客手动来实现窗户、门的开启无法自启动，而英国表演车打开两侧车身，难度高成本大。当然也有我们借鉴的地方，例如，在防止该系统误判以及乘客误动开窗按钮发出警报等。 分析表明，现阶段国内外在公交车逃生装置的研究善有较大的研究空间。
