轎車落水后備箱通道逃生裝置的設(shè)計研究*

呂超穎 ，劉 洋 ，楊欣怡

（陜西服裝工程學(xué)院，陜西 西安 712046）

在經(jīng)濟社會快速發(fā)展的當(dāng)下，道路行駛車輛數(shù)量正逐步增加，為提升行車人員的安全，解決其在落水時的逃生問題，技術(shù)人員需根據(jù)轎車的實際運行狀態(tài)設(shè)計出適宜的后備箱通道，并利用該通道與逃生裝置的聯(lián)通性來增強轎車的實用性、安全性。

1 后備箱通道落水逃生裝置設(shè)計架構(gòu)

1.1 裝置設(shè)計背景

一方面，隨著轎車設(shè)計數(shù)量的增多，不同類型的轎車正展現(xiàn)在人們面前，受多重要素影響，轎車落水已成為當(dāng)前影響人們生命安全的重要因素，迫切需要在轎車設(shè)計中設(shè)置自助逃生裝置。在研究轎車的內(nèi)部形態(tài)時，設(shè)計人員可精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)轎車內(nèi)部的后備箱具有極大的安全性，若在該部分設(shè)計合適的安全通道可提升該轎車落水逃生裝置應(yīng)用的有效性。在進行項目設(shè)計前，工作人員應(yīng)切實掌握該車體的整體構(gòu)造，全面分析整體構(gòu)造可能產(chǎn)生的具體影響，及時發(fā)現(xiàn)轎車落水逃生裝置與后備箱逃生通道的融合性，確保兩者連接的暢通性，真正保障轎車落水后的車內(nèi)人員安全[1]。另一方面，在進行后備箱通道轎車落水逃生裝置的科學(xué)設(shè)計前，工作人員還應(yīng)科學(xué)選擇逃生裝置的設(shè)計技術(shù)，即利用該技術(shù)來合理連接逃生裝置與后備箱，由于不同轎車的內(nèi)部構(gòu)造不同，要根據(jù)該轎車內(nèi)部的具體情況來挑選適宜的技術(shù)，通過對相關(guān)技術(shù)的精準(zhǔn)選擇來提升該逃生裝置的設(shè)計效果，從而增強轎車內(nèi)部的安全性。尤為重要的是，在進行轎車落水逃生裝置設(shè)計期間，技術(shù)人員需明確裝置設(shè)計順序，即由外至內(nèi)，通過對外部總體裝置的科學(xué)設(shè)計，精準(zhǔn)明確該轎車逃生裝置的應(yīng)用范圍，真正提升后備箱通道的應(yīng)用質(zhì)量[2]。

1.2 裝置總體設(shè)計

為更好地完成后備箱通道轎車落水逃生裝置的合理設(shè)計，工作人員需借助信息技術(shù)手段來設(shè)計該裝置的整體結(jié)構(gòu)。從模塊設(shè)置上看，該轎車落水逃生裝置共有三種模塊，即執(zhí)行模塊、處理模塊與信號信息模塊。在信號信息模塊中，其帶有傾斜傳感器與液位傳感器等，該類傳感器在實際應(yīng)用中可精準(zhǔn)判斷該轎車的落水姿態(tài)與落水具體狀況。再將其獲取的信息數(shù)據(jù)信號放置到處理模塊中，處理模塊內(nèi)包含應(yīng)急車載電源與ECU主控器，主控制器在得到信號信息模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)信息時，可及時引出電位指令信號并發(fā)送到具體的執(zhí)行端口模塊內(nèi)。如有必要，還可使用應(yīng)急車載電源，通過對該電源的使用來明確系統(tǒng)內(nèi)部的各項數(shù)據(jù)信息。當(dāng)信息數(shù)據(jù)進入到執(zhí)行模塊內(nèi)的對應(yīng)性端口時，工作人員需及時確認該模塊內(nèi)各裝置設(shè)備的運行情況，其包括門鎖電機、磁吸鎖、車載頂燈與語音喇叭等。在接收到具體的信息數(shù)據(jù)后，該階段車內(nèi)的后排座位會自動與車的底部脫離，應(yīng)急車載電源開始使用，隨著數(shù)據(jù)信息傳輸內(nèi)容的增多，該車將自動開啟車載頂燈并執(zhí)行對應(yīng)的語音警報，而后備箱的門鎖電機則會由內(nèi)而外地開啟后備箱蓋，車內(nèi)成員可在該系統(tǒng)的引導(dǎo)下從車的尾部逃生。在完成該系統(tǒng)裝置設(shè)計后，工作人員應(yīng)適時檢查該系統(tǒng)的運行情況，通過對執(zhí)行模塊、處理模塊與信號信息模塊的合理完善來增強后備箱逃生通道設(shè)計的科學(xué)性、有效性、安全性[3]。

2 后備箱通道形態(tài)下轎車落水逃生裝置的設(shè)計過程

2.1 架構(gòu)內(nèi)的裝置功能

首先，在轎車落水逃生裝置內(nèi)可適時安置信號信息模塊，該模塊內(nèi)分別擁有兩種液位傳感器與傾斜傳感器，水平放置兩項傾斜傳感器，將其安置在轎車前面的左右兩側(cè)保險杠內(nèi)，利用該傳感器來判斷車體各維度的傾斜程度，然后將兩種液位傳感器放置在轎車前部左右輪板內(nèi)的前端，可借助該裝置來測試轎車前面的濕度變化量與濕度大小等[4]。其次，針對處理模塊而言，技術(shù)人員可適時檢查出該裝置內(nèi)部存有的應(yīng)急車載電源與ECU主控制器，此類控制器常在轎車駕駛空間中的雜物盒內(nèi)，利用該控制器可準(zhǔn)確處理數(shù)據(jù)信號并發(fā)出適宜的執(zhí)行命令?；谵I車內(nèi)部存有兩類液位傳感器，其中一類要科學(xué)管理控制器內(nèi)的落水信號數(shù)據(jù)，通過該車輛的數(shù)據(jù)反饋可判斷其是否存在落水行為，傳感器還能檢測出該轎車在落水后的傾斜度。若轎車車身的傾斜幅度較大，相關(guān)技術(shù)可精準(zhǔn)判斷出該車輛處于落水狀態(tài)中，而在完成轎車落水行為的判定后，應(yīng)順勢開啟合適的應(yīng)急車載電源并引導(dǎo)其進入到最終的執(zhí)行模塊。最后，執(zhí)行模塊內(nèi)含有后備箱下的門鎖電機、以鐵片與電磁片為主的后排靠椅、車載頂燈與語音喇叭等，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部的組織機構(gòu)判定該轎車處在落水狀態(tài)后，落水逃生裝置將自動取消后排座椅內(nèi)存有的磁鐵供電，并將該座椅與磁吸機構(gòu)適時脫離，提高車內(nèi)人員的安全性。語音喇叭的主要作用為向周遭發(fā)出適宜的求救警報信號，通過該警報信號來引導(dǎo)轎車內(nèi)的人員安全逃生，更好地保障其生命安全，讓各個部門以最短時間完成對應(yīng)性救援。當(dāng)轎車落水以后，受光照條件影響，水下較黑暗的環(huán)境極易影響車內(nèi)人員情緒，而適宜的車載頂燈則能有效增強光照條件，為車內(nèi)成員的逃生與安全提供了適宜保證。技術(shù)人員在安置執(zhí)行裝置的過程中，需明確各設(shè)備的安裝位置，比如，后備箱門鎖內(nèi)的電機多放置在后備箱蓋中的內(nèi)側(cè)面、鐵片安置在后背座椅的背面、車載頂燈與語言喇叭則分別安置在內(nèi)飾頂板隔板與轎車駕駛座位旁，通過對該類設(shè)備的合理安置來提升該逃生裝置的應(yīng)用水平[5]。

2.2 工作原理

在轎車落水逃生裝置的實際應(yīng)用中，技術(shù)人員需明確該裝置的內(nèi)在工作原理，在進行逃生裝置的使用時，可利用轎車旁邊的傾斜傳感器與液位傳感器來監(jiān)測轎車是否落水。在應(yīng)用該類裝置時僅需發(fā)現(xiàn)一種控制器接收到車輛落水信號且車輛傾斜角度超過正常傾斜值的15%，即可判定該轎車處在落水狀態(tài)。在接收具體的落水信號后將此前的電磁供電取消，借助自動功能來擺脫后備箱隔板與后排座椅的連接，及時啟動車內(nèi)存有的車載應(yīng)急電源，發(fā)出合適的智能語音提醒與語音報警，利用合適的信號傳輸方法來增強車內(nèi)信號傳輸?shù)牧Χ扰c水平，通過對車載頂燈的及時開啟來提升轎車內(nèi)部的亮度，更好地穩(wěn)定內(nèi)部人員的心理情緒。在完成車內(nèi)頂燈的啟動后，后備箱中的門鎖電機會自動開啟后備箱蓋，提升車內(nèi)人員的安全性，通過適宜的光照可找出轎車內(nèi)部的后備箱通道與警報按鈕，利用警報按鈕來告知外界，使外部人員在最短時間內(nèi)開展相應(yīng)的救援工作，并借助后備箱通道來進行科學(xué)逃生。當(dāng)轎車完成該類舉動后，車內(nèi)人員的安全性得到極大加強，提高該車輛的銷售數(shù)量與管理效果[6]。

2.3 裝置設(shè)計過程

在進行轎車落水逃生裝置設(shè)計前，設(shè)計人員需明確道路內(nèi)最大縱坡值的設(shè)計規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。比如，可對該轎車的速度進行合理設(shè)計，當(dāng)其速度分別為20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h、60 km/h、80 km/h、100 km/h與120 km/h時，其最大縱坡的一般值分別為8%、7%、6%、5.5%、5%、4%、3%與3%，透過該項數(shù)值可看出當(dāng)轎車行車速度逐步增大時，其最大縱坡的一般值正快速縮減，即車輛行駛速度與最大縱坡呈現(xiàn)反比關(guān)系。在進行道路縱斷面的設(shè)計中，技術(shù)人員還可精準(zhǔn)判定其極限值，即當(dāng)車輛速度為20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h、60 km/h、80 km/h、100 km/h與120 km/h時，其最大縱坡的極限值分別為8%、8%、7%、6%、6%、5%、4%與0。該縱坡的極限值隨著車輛行駛速度的增高而緩慢下降，而在其速度由100 km/h轉(zhuǎn)變?yōu)?20 km/h時，最大縱坡由此前的4%突然下降到0，在該部分對車輛行駛的安全性造成了極大挑戰(zhàn)，無形中降低轎車行駛的安全性，增加事故風(fēng)險。在完成了車輛逃生裝置的速度設(shè)定后，工作人員需及時觀察車輛轉(zhuǎn)彎處的速度，即若車輛由直線路過渡至圓曲線或彎路面時，會增加其過彎曲線的數(shù)值范圍，使路面存在適宜的橫向坡度，在實際設(shè)計中其最高坡度值需與城市道路項目中平面設(shè)計值相符[7]。比如，當(dāng)轎車行駛速度為20 km/h、30 km/h與40 km/h時，其超高坡度值應(yīng)設(shè)置為2%；若轎車速度提升到50 km/h與60 km/h，則其超高坡度值會升高到4%；當(dāng)轎車行駛速度為80 km/h、100 km/h時，超高坡度值會呈現(xiàn)梯度上升趨勢，即上漲到6%。在完成轎車行駛速度與超高坡度關(guān)系的整合后，技術(shù)人員還應(yīng)開展改變道路坡度要素的研究，其因素包含路面類型與路面寬度等，在實際設(shè)計時還要綜合考量該設(shè)計區(qū)域的具體情況，如道路排水指標(biāo)與當(dāng)?shù)貧夂虻龋ㄟ^對該類要素的研究，可發(fā)現(xiàn)道路橫坡的最佳度數(shù)為1.5%～2.0%。

2.4 計算裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)

在完成轎車落水逃生裝置的整體設(shè)計后，技術(shù)人員還應(yīng)根據(jù)該裝置的實際情況來計算裝置內(nèi)的各結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高該裝置的應(yīng)用安全性與科學(xué)性。一般來講，道路坡度值多在10%以內(nèi)，路面、河面與河床等存有較大高度差，若轎車在行進過程中其前后輪隨時間的變動而離開地面，將增加車身的傾斜角度。

舉例來說，當(dāng)轎車B的車軸距離為3 m，a、b、c分別為前后輪運動狀態(tài)下的高度差、水平方位距離與轎車軸距，其坡度的數(shù)值計算為tanα=a/b，在該項公式內(nèi)a為tan-（10.10）=5.71°，因而可看出a=sin（5.71）*c=0.29 m。在完成該項數(shù)值計算后，技術(shù)人員可了解到若想高效控制道路坡度，即將該數(shù)值縮減到10%以內(nèi)，則前后輪的垂直高度差需保持在0.29 m以內(nèi)，在完成該項數(shù)值計算后，該逃生裝置內(nèi)部的信息數(shù)據(jù)將變得更為精準(zhǔn)。

為提高轎車落水逃生裝置設(shè)計的安全性、科學(xué)性，技術(shù)人員還應(yīng)根據(jù)不同國家的轎車類型，對其進氣口高度、車輪半高與排氣管高度進行深入研究，增加對影響車輛逃生裝置設(shè)計安全要素的探究。比如，就日式轎車的內(nèi)部裝置而言，其車輪半高、排氣管高度與進氣口高度值分別為0.32 m、0.25 m與0.76 m；對于德國轎車的內(nèi)部裝置來說，車輪半高、排氣管高度與進氣口高度值多在0.32 m、0.30 m與0.73 m左右；在研究美國轎車內(nèi)部裝置的過程中，可發(fā)現(xiàn)其進氣口高度、車輪半高與排氣口高度分別在0.65 m、0.34 m與0.29 m左右。通過對不同國家轎車內(nèi)部裝置的研究，可看出一般的轎車其地面與排氣口的高度在0.2 m～0.3 m之間，當(dāng)轎車出現(xiàn)危險狀況或落水狀態(tài)時，應(yīng)及時測量其傾斜角度，經(jīng)過實際測量可發(fā)現(xiàn)當(dāng)該角度為10%或以上時，該轎車將產(chǎn)生安全隱患，因而當(dāng)前裝置的安全閾值可設(shè)計在10%～15%，通過該項數(shù)值的提升可增進對車輛安全行駛的控制[8]。值得一提的是，目前我國的轎車類型多為前驅(qū)轎車，該類轎車在進入到水中后，受該裝置形態(tài)影響，其車頭前端會率先觸碰水。一般來講，該轎車由落水再到完全淹沒需要3 min～5 min，轎車內(nèi)部人員在該類情況下若想逃生僅有3 min，因而其安全逃生裝置的設(shè)計應(yīng)用需縮減在3 min以內(nèi)[9]。

2.5 加強裝置設(shè)計監(jiān)管

一方面，在安裝轎車落水逃生裝置的過程中，為確保該裝置的應(yīng)用安全，項目管理者需派遣專業(yè)人員嚴(yán)格監(jiān)督該逃生裝置的設(shè)計過程，無論是內(nèi)部零部件安裝還是外部整體架構(gòu)都要進行科學(xué)管理，合理管控其各項設(shè)計步驟，利用對各環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)控制來提高轎車逃生裝置的設(shè)計水準(zhǔn)。同時，針對轎車逃生裝置的設(shè)計而言，在設(shè)計期間將產(chǎn)生不同類型的安全問題，即在完成某項任務(wù)的設(shè)計后，要對該任務(wù)進行科學(xué)檢查，嚴(yán)格檢查該環(huán)節(jié)質(zhì)量。若在該環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)其存有質(zhì)量問題，在探明該問題形成的具體原因后要利用針對性舉措加以解決，適時提升該裝置的安裝水準(zhǔn)，為其此后的使用打下堅實基礎(chǔ)[10]。另一方面，在完成轎車逃生裝置的安裝后，相關(guān)人員應(yīng)及時開展對該裝置的試運行活動，即科學(xué)模擬轎車落水的具體場景，并引導(dǎo)工作人員使用該裝置，利用該舉措來及時探究該裝置使用的科學(xué)性、安全性，以及是否存在安全問題。若該裝置在試運行時產(chǎn)生問題，則要及時修復(fù)該問題，確保該轎車內(nèi)部落水逃生裝置在正式使用時快速聯(lián)通后備箱通道。

3 總結(jié)

綜上所述，為切實解決轎車落水后的人員安全問題，技術(shù)人員根據(jù)該轎車的內(nèi)部性質(zhì)可設(shè)置出合適的自助逃生裝置，將該裝置與后備箱巧妙連接，借助適宜的聯(lián)通手段來優(yōu)化設(shè)備應(yīng)用效果，無形中提升轎車的安全性，確保轎車遭遇事故時內(nèi)部人員的安全。