基于氣壓傳動系統(tǒng)的公交安全逃生墻設(shè)計

周濤等

[摘 要]文章基于氣壓傳動原理設(shè)計了一款公交安全逃生裝置，巧妙改變車體結(jié)構(gòu)使得車子右側(cè)的箱體與主體分離，采用氣壓傳動系統(tǒng)，通過氣壓缸將車體和箱體連接，運用電氣元件實現(xiàn)控制，在公交發(fā)生緊急情況時，右側(cè)箱體向上升起，留出較大逃生空間，為人們打開生命通道，能在危險情況下迅速逃生，從本質(zhì)上解決公交事故逃生難的問題。

[關(guān)鍵詞]公交安全；逃生；外殼分離；氣壓傳動

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.41.051

1 引 言

公交是人們出行使用最多的交通工具，然而公交存在不少安全問題，尤其在人員擁擠的高峰期，一旦公交出現(xiàn)火災(zāi)或者其他安全問題，由于擁擠和逃生通道狹小，人們很難從中逃生。現(xiàn)行的安全錘砸開玻璃獲得逃生通道的方案可行性低，在危險環(huán)境下逃生效率低。基于此問題，通過改造公交的結(jié)構(gòu)從而達(dá)到安全逃生目的是一個很好的解決方案。

2 總體設(shè)計

2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

本設(shè)計的公交安全逃生墻如圖1、圖2所示，外殼自動分離裝置主要由緊急門、安全氣囊、氣缸裝置、限位自鎖裝置、緊急安全電磁閥、報警器、緊急安全電磁閥伸收臂裝置構(gòu)成。

2.1.2 設(shè)計原理

當(dāng)公交汽車發(fā)生緊急事故后，關(guān)閉汽車驅(qū)動力直到汽車停止運動，緊急安全電磁閥伸收臂斷電關(guān)閉，緊急門“1”安全閥自動打開，司機(jī)按動緊急門“1”開啟，報警器報警，通過緊急門氣缸作用，緊急門“1”按照軌道軌跡往上升，直至到達(dá)最高點停止，在限位自鎖裝置作用下被鎖住，防止緊急門掉下，然后安全氣囊開始釋放，人們就可以拉著安全氣囊順利逃生了。如果氣缸氣動失靈，可以通過人力把緊急門“1”向上提動，直到緊急門“1”被鎖住，為了防止氣動裝置在事故發(fā)生時失靈，車內(nèi)或車外人員可以手動把緊急門“1”升高。

2.2 氣動系統(tǒng)設(shè)計

氣壓傳動是以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和信號傳遞的一門技術(shù)。其氣壓傳動系統(tǒng)由氣源裝置、控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件四部分組成。

2.2.1 氣源裝置

氣源裝置采用往復(fù)活塞式的空氣壓縮機(jī)，通過帶動氣缸內(nèi)活塞的運動實現(xiàn)吸氣與排氣過程，從而為氣壓系統(tǒng)提供足夠的氣體。

2.2.2 氣動執(zhí)行元件

氣動執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。實現(xiàn)右側(cè)箱體的升降，選用氣缸用于直線往復(fù)運動或者擺動。右側(cè)箱體在快速升起的過程中，由于速度過快必然會產(chǎn)生沖擊，為了使氣缸運動平穩(wěn)，所以使用QGB系列具有緩沖的氣缸，即采用氣液組合的方式的氣液阻尼沖擊缸。根據(jù)資料，以廈門金龍XMQ6122G（FCB1）公交車為例，由于氣壓缸的伸長距離的限制，所以氣液阻尼缸把活塞桿缸作為液壓缸，依據(jù)強(qiáng)度與壓桿穩(wěn)定性校核，這樣使得油壓兩腔的排油量基本相等，這樣既節(jié)約油量，也使得啟動、啟停平穩(wěn)。此時油箱內(nèi)的油液只用來補(bǔ)充因油缸泄漏而減少的油量，一般用油杯補(bǔ)充，所以使用多級氣壓缸，根據(jù)受力與效率分析及計算，氣壓缸的外筒選用直徑為3.5 cm的缸筒，2級活塞與氣壓接觸的直徑為2.5cm，這樣可以在一個較短的缸筒內(nèi)實現(xiàn)較長的升高高度，正好符合設(shè)計的較長的伸縮要求，而當(dāng)依次縮回時又能使氣壓缸保持很小的軸向尺寸。

2.2.3 氣動控制元件

氣壓系統(tǒng)中，氣動控制元件的主要作用是調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和方向，保證執(zhí)行元件按照正常的程序進(jìn)行工作。

（1）安全閥。在公交升起過程中為了右側(cè)箱體升起后保持一定的狀態(tài)，這時就要保壓。使用安全閥進(jìn)行保壓，當(dāng)貯氣罐或回路中壓力超過某調(diào)定值，要用安全閥向外放氣，安全閥在系統(tǒng)中起過載保護(hù)作用。

（2）減壓閥。減壓閥采用QTY型直動式減壓閥，通過閥口的節(jié)流作用減壓，靠膜片上力的平衡作用來穩(wěn)定輸出壓力，調(diào)節(jié)旋鈕可以調(diào)節(jié)輸出壓力，使出口壓力降低并保持恒定，以保證公交右側(cè)箱體穩(wěn)定升起后保持一定狀態(tài)。

2.2.4 氣動系統(tǒng)總裝

工作原理：空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的氣體，經(jīng)過過濾器、干燥器最后進(jìn)入貯氣罐，在必要時氣體經(jīng)由控制裝置進(jìn)入氣缸，使之完成向上運動。圖2～圖3中的11為并聯(lián)的液壓保壓減震裝置。在需要歸位時通過回氣管道將干凈的氣體再次進(jìn)入貯氣罐，使氣體反復(fù)利用，減少壓縮機(jī)功率的消耗。系統(tǒng)的啟閉由電器元件控制。

3 結(jié) 論

這款基于氣壓傳動系統(tǒng)的公交安全逃生裝置，從根本上克服了傳統(tǒng)逃生裝置效率低的弊端，穩(wěn)定性好，安全系數(shù)高，對現(xiàn)行公交逃生裝置具有一定的指導(dǎo)意義，具有很好的應(yīng)用價值和市場期望，值得大范圍地推廣和應(yīng)用。

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