基本信息
- 項目名稱：
- 公交空調車應急逃生系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本系統(tǒng)是針對目前公交空調車在乘坐舒適的同時，缺乏在發(fā)生緊急意外情況時使乘客迅速有效逃離現(xiàn)場的逃生系統(tǒng)現(xiàn)狀而設計的。均在現(xiàn)有公交車窗、車門的基礎上，增加開啟機構構成快捷應急逃生系統(tǒng)。當突發(fā)事件發(fā)生時，僅需啟動緊急開關，即形成逃生通道，實現(xiàn)車門、車窗的快速開啟，使司乘人員快速逃生。具有驅動巧妙、開啟形式獨特，操作簡單，響應時間短，逃生空間大，可重復使用，易于推廣等特點。
- 詳細介紹：
- 公交空調車應急逃生系統(tǒng) 作品內容簡介 本系統(tǒng)是針對目前公交空調車在乘坐舒適的同時，缺乏在發(fā)生緊急意外情況時使乘客迅速有效逃離現(xiàn)場的逃生系統(tǒng)現(xiàn)狀而設計的。 逃生窗設計是在現(xiàn)有空調公交車窗戶設計的基礎上，通過增加開啟機構構成的快捷應急逃生窗，它采用內置外推下落方式，當突發(fā)事件發(fā)生時，僅需轉動鎖緊手柄，然后將整個車窗向外推動，車窗隨即完成自動向下降落。逃生門設計是在現(xiàn)有空調公交車門驅動系統(tǒng)設計的基礎上，增加車門開啟機構，突發(fā)事件發(fā)生時，考慮電路系統(tǒng)不能繼續(xù)正常工作，以人的力量為動力，來驅動車門開啟機構，實現(xiàn)車門的快速開啟，動作可靠，結構簡單，確保司乘人員快速逃生。 1 研制背景及意義 近幾年以來，隨著城市規(guī)模的擴大，以及城市人口流動的增加，公交車已是各大城市使用最廣泛的公共交通工具。為滿足人們出行的需要，公交車的數(shù)量得到了大幅度的增加，而空調公交車，由于其豪華舒適，備受人們青睞，在國內城市越來越多，部分城市甚至已經看不到普通公交車的影子。公交車乘客安全日益受到關注，公交車在高峰期幾乎臺臺超載，每平方米的空間至少8人，而且其中不乏老弱病殘。如此密集的人群，在緊急惡性事故發(fā)生時有效逃離的可能性比較低。一旦出現(xiàn)火災等危險，對乘客的危害十分嚴重，這種危害出現(xiàn)一般沒有先兆，而一旦出現(xiàn)又不可避免地造成現(xiàn)場混亂，從而將危害結果自身放大。 目前的公交車逃生方式有以下幾種： （1）車門的應急開關 車門的應急開關設置于車門頂部上方，當緊急情況發(fā)生時，旋轉該旋鈕使驅動車門開啟的氣缸體內缸體壓力與外界平衡，以減少手動開車門時氣缸帶來的阻力。 存在的問題：通過我們實際考察發(fā)現(xiàn)應急開關設置位置高，部分車型隱藏于內部，開蓋后才能使用，普通乘客也不知道如何使用應急開關，緊急情況發(fā)生時，會造成操作上的困難。即便完成該操作，還需要乘客用手去搬動車門，將門打開。設想當乘車人數(shù)較多，車內人多擁擠，車門處已擁滿乘客時，已沒有了需要打開車門所需的旋轉空間，閉合的車門已不能打開，無法有效進行自救。 （2）逃生錘 發(fā)生緊急情況時，用逃生錘敲碎車窗玻璃跳窗逃生，但逃生錘的使用也需要技巧和方法，車內一旦發(fā)生燃燒緊急情況，敲碎車窗玻璃很不便捷，很多乘客并不清楚逃生錘的位置，調查發(fā)現(xiàn)，大量普通公交車逃生錘經常被乘客“順手牽羊”，丟失現(xiàn)象屢見不鮮。 （3）天窗逃生 車內發(fā)生緊急情況，還可以打開車頂天窗的應急開關，然后用力推開天窗，抓著手扶桿，踩著兩邊的座椅用力一撐，鉆出車頂逃生。但車頂?shù)陌踩氨容^高，緊急情況下，一般要比較高大的男乘客才能將其推開，由于安全窗出口較小，還需要借力支撐，老人、婦女、小孩不適合選擇這種方式逃生。 這些逃生裝置，總體來說需要乘客的冷靜處理和有序撤離，進行配合。 但是事實上，當乘客看到滿車的人，熊熊的火，小小的逃生出口，第一直覺是：自己逃出去比較難，產生驚恐和不適舉止不可避免。而慌亂在這個時候的人群中是具有傳播性和共振性的，從而造成整體混亂，這是現(xiàn)在公交車的逃生系統(tǒng)現(xiàn)狀給人的壓抑和失望感帶來的嚴重弊端的后果。近幾年以來，各地公交車冒煙起火的事件頻繁發(fā)生，2009年6月5日，成都市公交車燃燒事故（死亡27人，傷74人，只有7人逃生）充分說明，公交安全的緊迫性和逃生隱患的嚴重性亟待解決。 本項目就是針對目前公交空調車在乘坐舒適的同時，缺乏在發(fā)生緊急意外情況時使乘客迅速有效逃離現(xiàn)場的逃生系統(tǒng)現(xiàn)狀而設計的。 2 設計方案 2.1 逃生窗設計 目前空調公交車的窗戶多為封閉式設計，即使有推拉的窗戶，空間也很小，難以逃生。 我們的構思是在不改變現(xiàn)公交車車窗結構的基礎上，通過添加開啟驅動機構，在發(fā)生緊急情況時，可以在第一時間快速地打開車窗，使乘客能夠及早地逃離車廂。故將窗體作為一個獨立的部分，與窗框的主體進行可動連接。此時，需要著重考慮兩方面問題：一是開啟方式；二是鎖緊與密封。 開啟方式： 在車體固定窗體框架的立梁上設計可用于使窗體移動和固定的軌道槽，通過軌道槽的形狀設計，使窗體沿著要求的軌跡運動。逃生窗開啟機構由兩部分組成，上部主要是帶有框架的車窗，下部是車窗下部的車體，兩部分通過鉸鏈連接，車窗框架的上方兩側設計有2個用于使窗體運動驅動機構。通過車內控制裝置解除對驅動機構的約束，使其沿軌道槽自由下滑，窗體下部聯(lián)動的車體部分沿定軸向外翻轉，最終機構展成供乘客逃生的階梯，由于機構行程大，形成了較大的逃生空間。 鎖緊裝置： 整個逃生窗開啟機構是折疊在固定窗體的側梁里，通過鎖緊機構使其鎖緊，用一個手柄驅動鎖緊機構，手柄安裝在窗梁中上部，將其旋轉一定角度即可開啟，操作方便，占用空間較小。 2.2 逃生門設計 突發(fā)事件發(fā)生時，電路系統(tǒng)不能繼續(xù)正常工作，所以本設計旨在利用純機械機構來實現(xiàn)車門的快速開啟，保證司乘人員快速逃生。 通過在公交車們上方設置一拉柄，用手將拉柄拉下時，車門即可開啟。此機構是借助人的力量驅動，故省力、操作簡單可靠。 方案設計時還考慮了機構應具有增力效果，這樣可更有效地將車門打開。為便于該系統(tǒng)對現(xiàn)有公交車的改造和應用，經過對諸多方案的對比和論證，最終我們采用的是在驅動車門的氣缸體上，加連桿驅動機構，在突發(fā)事件發(fā)生時，通過機構先將氣缸體內氣體排放掉，再利用該機構替代缸體內氣體驅動，推動活塞桿向外移動，完成開啟車門，這樣充分利用了現(xiàn)有設備和工作原理，占用空間小，工作可靠，成本低，操作簡單。 3 工作原理及理論計算 （1）應急逃生窗 工作原理： 應急逃生窗使用動作分解如下圖（圖3-1）所示。圖a所示:車窗與車體正常連接狀態(tài)，車窗與車體是通過鎖緊機構固聯(lián)在一起的，滑塊機構處于初始位置由控制裝置約束，鉸鏈無法轉動和移動，同時下部轉軸也無法轉動，并保持其密封性。 圖b所示:一旦發(fā)生緊急情況，旋轉安裝在窗側梁中部的應急開關，控制機構解除對滑塊的鎖緊約束，乘客用手向外輕推窗體（圖中力F），此時機構完全處于開啟狀態(tài)。 圖c所示:在窗體及各部分重力作用下，開啟機構自行運動，向外展開，窗體上部兩側安裝滑塊機構開始沿軌道槽下滑，轉動并朝外下滑，同時下部兩側安裝的圓柱銷軸向外旋轉，整體發(fā)生繞轉軸的折疊。 圖d所示:窗體向外翻轉并展平，整個機構最終呈水平V字形臺階狀，并處于死點位置，構成乘客安全逃生階梯。 理論計算是在前期現(xiàn)場實際調研所獲得的應用數(shù)據(jù)基礎上，進行了結構規(guī)劃，在忠實于現(xiàn)有車型結構尺寸基礎上，進行機構設計。鎖緊機構設計側重其自鎖性計算和使用方便。 圖3-1 逃生窗原理圖 圖3-2 逃生窗過程示意圖 （2）應急逃生門 問題的關鍵是用什么樣的機構來驅動車門，這一直是我們討論時間最長，方案論證最多的話題。經過不斷現(xiàn)場調研和分析，最終我們是充分利用了現(xiàn)有驅動機構原理，在驅動車門的氣缸體上，加連桿驅動機構，使設計的機構具有獨創(chuàng)性，其結構緊湊，工作可靠，操作簡單。 工作原理： 機構驅動力：設在車門頂部（即機構驅動箱下面）A處，為一手用拉柄（如圖所示）。緊急情況發(fā)生時，乘客握住該拉柄只需向下拉即可將門打開。 圖3-3 下圖中各部分名稱說明：1.排氣閥，2開閥轉桿，3曳引線，4連桿驅動機構，5氣缸。 機構運動原理： 發(fā)生緊急情況時，乘客向下拉動拉柄（上圖所示），啟動機構驅動箱內機構（下圖示）運動，尾部裝有金屬頭的曳引線3被放于開閥轉桿2的槽內，當曳引線被拉動時，它首先驅動開閥轉桿2旋轉，完成開閥排氣動作。隨即曳引線尾部金屬頭從開閥轉桿2槽中自動脫開，落到連桿機構中擺桿與連桿鉸接處，驅動機構運動，從而帶動氣缸工作，將車門打開。 圖3-4附于氣缸體上的連桿驅動機構設計計算： 車門由關閉狀態(tài)到打開狀態(tài)，所需氣缸行程為60mm，根據(jù)所用氣缸結構尺寸，空間條件，設計出的連桿驅動機構尺寸如下圖（圖3-5）。擺桿長AB=150mm，連桿BC=150mm，機架長AC=240mm；機構可獲得所需的行程60mm。 圖3-5下圖（圖3-6）為發(fā)生緊急情況車門被打開后，連桿驅動機構的狀態(tài)，即擺桿AB和連桿BC處于共線位置。 圖 3-6 4 應急逃生窗與逃生門實物圖 （1）應急逃生窗 圖4-1 關閉狀態(tài) 圖4-2 下落狀態(tài) 圖4-3 完全打開狀態(tài) （2）應急逃生門 5 創(chuàng)新點及推廣應用 （1）逃生窗設計： 它采用內置展開下落變形式設計，使用時響應時間短，逃生空間大、結構新穎、操作簡單。 （2）逃生門設計： 是以現(xiàn)有車門驅動系統(tǒng)為基礎，以氣缸體為載體，通過設計連桿驅動機構，替代氣缸桿驅動車門打開。利用軟驅動與剛性機構的結合，巧妙地實現(xiàn)了先完成放氣閥門排氣，然后再驅動車門打開的兩個順序動作集成為一體的獨創(chuàng)設計，并以人的力量為機構驅動力，具有機構功能巧妙，結構新穎、緊湊，工作可靠，操作方便的特點。很容易在現(xiàn)有車輛上進行改造和加裝。 （3）推廣應用價值 城市空調公交車以其豪華舒適、密封好，備受人們青睞，在國內城市越來越多，但目前其逃生方式僅是車門應急開啟扳手開門逃生、逃生錘敲碎車窗玻璃跳窗逃生、推開天窗逃生等。缺乏快速有效的應急逃生系統(tǒng)，近幾年以來，各地公交車起火燃燒等事件頻繁發(fā)生，乘坐公交安全的緊迫性和逃生隱患的嚴重性亟待解決。 本系統(tǒng)的設計具有結構新穎、設計巧妙、創(chuàng)意獨特，并緊扣社會現(xiàn)實需要，具有很大的推廣應用價值。 參考文獻 [1] 申永勝．機械原理教程．清華大學出版社，2005 [2] 張春林，曲繼方，張美麟．機械創(chuàng)新設計．機械工業(yè)出版社，1999
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作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計、發(fā)明的目的和基本思路： 本系統(tǒng)是針對目前公交空調車在乘坐舒適的同時，缺乏在發(fā)生緊急意外情況時使乘客迅速有效逃離現(xiàn)場的逃生系統(tǒng)現(xiàn)狀而設計的。 系統(tǒng)由應急逃生窗與逃生門組成。逃生窗設計是在現(xiàn)有空調公交車窗戶設計的基礎上，通過增加開啟機構構成快捷應急逃生窗，當突發(fā)事件發(fā)生時，僅需啟動鎖緊開關，將車窗向外推動，即形成逃生通道。逃生門設計是在現(xiàn)有空調公交車門結構的基礎上，增加車門開啟機構，突發(fā)事件發(fā)生時，考慮電路系統(tǒng)不能繼續(xù)正常工作，借助機構，實現(xiàn)車門的快速開啟，使司乘人員快速逃生。 創(chuàng)新點： 1）驅動巧妙、開啟形式獨特，易操作，響應時間短，逃生空間大； 2）結構簡單，成本低，逃生窗可在車廂內多處設置； 3）開啟時不造成窗體自身的損壞，可重復使用； 4）系統(tǒng)是在車現(xiàn)有結構基礎上進行設計改造，易于推廣應用。 技術關鍵： 應急逃生系統(tǒng)設計的關鍵是開啟機構打開方式的實現(xiàn)形式、與現(xiàn)有車體結構的一致性、操作的方便性及可靠性。 主要技術指標： 通過進入現(xiàn)場進行實際調研和測量，獲得各種公交空調車的實際相關參數(shù)，聽取公交車司機的建議，查詢行業(yè)標準，完成、確定了相關設計參數(shù)。
科學性、先進性
- 隨著城市規(guī)模的擴大以及城市人口流動的增加，公交車已是各大城市使用最廣泛的公共交通工具。而空調公交車，由于其豪華舒適，密封性好，備受人們青睞。近幾年來，各地公交車冒煙起火的事件頻繁發(fā)生，2009年6月5日，成都市公交車燃燒事故（死亡27人，傷74人，只有7人逃生）充分說明，公交安全的緊迫性和逃生隱患的嚴重性亟待解決。 目前公交空調車逃生方式及存在的問題： （1）車門的應急旋鈕 （2）逃生錘 （3）天窗逃生 這些逃生裝置，總體來說需要乘客的冷靜處理和有序撤離，且操作復雜、用時長、空間小。一旦出現(xiàn)火災等危險，對乘客的危害十分嚴重，近幾年各地公交車頻發(fā)的多起起火事件，產生的教訓已經說明了問題。 本系統(tǒng)的開發(fā)和設計就是針對目前公交空調車在乘坐舒適的同時，缺乏在發(fā)生緊急意外情況時使乘客迅速有效逃離現(xiàn)場的逃生系統(tǒng)現(xiàn)狀而設計的。 所設計的公交應急逃生系統(tǒng)具有：驅動巧妙,開啟形式獨特，易操作，響應時間短，逃生空間大；結構簡單，成本低，可重復使用。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 已完成了樣品的制作和調試
技術轉讓方式
- 專利權轉讓
作品可展示的形式
- 實物、現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 城市空調公交車以其豪華舒適、密封好，備受人們青睞，在國內城市越來越多，但目前使用的逃生方式（車門應急開啟扳手開門逃生、逃生錘敲碎車窗玻璃跳窗逃生、推開天窗逃生）均缺乏快速、有效安全逃生功能。近幾年以來，各地公交車起火燃燒等事件頻繁發(fā)生，乘坐公交安全的緊迫性和逃生隱患的嚴重性亟待解決。 本系統(tǒng)設計的執(zhí)行機構均是在公交車現(xiàn)有結構基礎上完成的，易于在現(xiàn)有車輛上進行改造和加裝。具有結構簡單、新穎、設計巧妙、創(chuàng)意獨特，成本低的特點。并緊扣社會現(xiàn)實需要，具有很大的推廣應用價值。
同類課題研究水平概述
- 目前在國內公交空調車上設計的逃生方式有如下幾種： （1）車門處的應急旋鈕 車門的應急旋鈕設置于車門頂部上方，當緊急情況發(fā)生時，旋轉該旋鈕,以便放掉驅動車門的氣缸體內壓力，減少手動開車門時氣缸帶來的阻力。然后，乘客用手去搬動車門，將門打開。 該應急旋鈕設置位置較高，部分車型還隱藏于內部，緊急情況發(fā)生時，會造成乘客操作上的困難。完成了該操作，還需乘客用手去搬動車門將其打開。當乘車人數(shù)較多，車門處已擁滿乘客時，已沒有了需要打開車門所需的旋轉空間，閉合的車門已不能打開，無法有效進行自救。 （2）逃生錘 當發(fā)生緊急情況時，用逃生錘敲碎車窗玻璃跳窗逃生。 公交空調車安裝的玻璃是有一定的剛度和強度的，因此逃生錘對車窗玻璃的擊打部位是很關鍵的，對于普通乘客而言是不知道的，使用也需要技巧和方法。車內一旦發(fā)生燃燒緊急情況，往往產生操作上的不當，浪費寶貴的逃生時間。 （3）天窗逃生 車內發(fā)生緊急情況，打開車頂天窗的應急開關，推開天窗，鉆出車頂逃生。 但車頂?shù)陌踩氨容^高，一般要比較高大的男乘客才能將其推開，安全窗出口較小，還需要借力支撐，老人、婦女、小孩無法逃生。 近幾年以來，國內各地公交車冒煙起火事件的頻繁發(fā)生，已經充分說明，目前設計安裝的這些逃生裝置,還不能很好地應對緊急意外情況，乘客無法迅速有效地安全逃離現(xiàn)場，逃生系統(tǒng)完善亟待解決。
