基于气压传动系统的公交安全逃生墙设计

周涛等

[摘 要]文章基于气压传动原理设计了一款公交安全逃生装置，巧妙改变车体结构使得车子右侧的箱体与主体分离，采用气压传动系统，通过气压缸将车体和箱体连接，运用电气元件实现控制，在公交发生紧急情况时，右侧箱体向上升起，留出较大逃生空间，为人们打开生命通道，能在危险情况下迅速逃生，从本质上解决公交事故逃生难的问题。

[关键词]公交安全；逃生；外壳分离；气压传动

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

1 引 言

公交是人们出行使用最多的交通工具，然而公交存在不少安全问题，尤其在人员拥挤的高峰期，一旦公交出现火灾或者其他安全问题，由于拥挤和逃生通道狭小，人们很难从中逃生。现行的安全锤砸开玻璃获得逃生通道的方案可行性低，在危险环境下逃生效率低。基于此问题，通过改造公交的结构从而达到安全逃生目的是一个很好的解决方案。

2 总体设计

2.1 整体结构设计

2.1.1 结构设计

本设计的公交安全逃生墙如图1、图2所示，外壳自动分离装置主要由紧急门、安全气囊、气缸装置、限位自锁装置、紧急安全电磁阀、报警器、紧急安全电磁阀伸收臂装置构成。

2.1.2 设计原理

当公交汽车发生紧急事故后，关闭汽车驱动力直到汽车停止运动，紧急安全电磁阀伸收臂断电关闭，紧急门“1”安全阀自动打开，司机按动紧急门“1”开启，报警器报警，通过紧急门气缸作用，紧急门“1”按照轨道轨迹往上升，直至到达最高点停止，在限位自锁装置作用下被锁住，防止紧急门掉下，然后安全气囊开始释放，人们就可以拉着安全气囊顺利逃生了。如果气缸气动失灵，可以通过人力把紧急门“1”向上提动，直到紧急门“1”被锁住，为了防止气动装置在事故发生时失灵，车内或车外人员可以手动把紧急门“1”升高。

2.2 气动系统设计

气压传动是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门技术。其气压传动系统由气源装置、控制元件、执行元件、辅助元件四部分组成。

2.2.1 气源装置

气源装置采用往复活塞式的空气压缩机，通过带动气缸内活塞的运动实现吸气与排气过程，从而为气压系统提供足够的气体。

2.2.2 气动执行元件

气动执行元件是将压缩空气的压力转换为机械能的装置。实现右侧箱体的升降，选用气缸用于直线往复运动或者摆动。右侧箱体在快速升起的过程中，由于速度过快必然会产生冲击，为了使气缸运动平稳，所以使用QGB系列具有缓冲的气缸，即采用气液组合的方式的气液阻尼冲击缸。根据资料，以厦门金龙XMQ6122G（FCB1）公交车为例，由于气压缸的伸长距离的限制，所以气液阻尼缸把活塞杆缸作为液压缸，依据强度与压杆稳定性校核，这样使得油压两腔的排油量基本相等，这样既节约油量，也使得启动、启停平稳。此时油箱内的油液只用来补充因油缸泄漏而减少的油量，一般用油杯补充，所以使用多级气压缸，根据受力与效率分析及计算，气压缸的外筒选用直径为3.5 cm的缸筒，2级活塞与气压接触的直径为2.5cm，这样可以在一个较短的缸筒内实现较长的升高高度，正好符合设计的较长的伸缩要求，而当依次缩回时又能使气压缸保持很小的轴向尺寸。

2.2.3 气动控制元件

气压系统中，气动控制元件的主要作用是调节压缩空气的压力、流量和方向，保证执行元件按照正常的程序进行工作。

（1）安全阀。在公交升起过程中为了右侧箱体升起后保持一定的状态，这时就要保压。使用安全阀进行保压，当贮气罐或回路中压力超过某调定值，要用安全阀向外放气，安全阀在系统中起过载保护作用。

（2）减压阀。减压阀采用QTY型直动式减压阀，通过阀口的节流作用减压，靠膜片上力的平衡作用来稳定输出压力，调节旋钮可以调节输出压力，使出口压力降低并保持恒定，以保证公交右侧箱体稳定升起后保持一定状态。

2.2.4 气动系统总装

工作原理：空气压缩机产生的气体，经过过滤器、干燥器最后进入贮气罐，在必要时气体经由控制装置进入气缸，使之完成向上运动。图2～图3中的11为并联的液压保压减震装置。在需要归位时通过回气管道将干净的气体再次进入贮气罐，使气体反复利用，减少压缩机功率的消耗。系统的启闭由电器元件控制。

3 结 论

这款基于气压传动系统的公交安全逃生装置，从根本上克服了传统逃生装置效率低的弊端，稳定性好，安全系数高，对现行公交逃生装置具有一定的指导意义，具有很好的应用价值和市场期望，值得大范围地推广和应用。

参考文献：

[1]许福玲.液压与气压传动[M].2版.北京：机械工业出版社，2006.

[2]陈奎生.液压与气压传动[M].北京： 武汉理工大学出版社，2001.

[3]刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2010.