陳弘燁+劉賜建

當(dāng)轎車不慎駛?cè)氤靥?、河流或遇到洪水時(shí)，車體會(huì)較快下沉至水底。絕大多數(shù)轎車沒有相關(guān)的監(jiān)控和脫困系統(tǒng)，自主求生比較困難。

一、問題探究

通過對(duì)一些轎車落水事件案例的分析，我們發(fā)現(xiàn)目前轎車落水后被困人員主要有四種逃生途徑。

1.車門

由于落水后車門外側(cè)為水，內(nèi)側(cè)為空氣，內(nèi)外壓力差較大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，如果水漫過車門一半，要打開車門就相當(dāng)于舉起50公斤的物體。轎車剛落水時(shí)，內(nèi)外壓力差相對(duì)較小，需立即推門才有可能成功逃生?；虼嚱胨潞?，車廂內(nèi)灌滿了水，這時(shí)內(nèi)外壓力差小，相對(duì)容易開門逃生。

從車門逃生需要準(zhǔn)確把握時(shí)機(jī)，對(duì)落水人員的身體和心理素質(zhì)要求比較高。

2.前后車門、車窗

由于前后車門、車窗主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，落水后不久，電源和相關(guān)電路浸入水中易發(fā)生短路、導(dǎo)致失靈，需用工具破窗逃生，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成功率不高。除非車窗落水前已被打開，落水人員才能在轎車落水瞬間迅速逃離。

3.后備箱

若車頭先落水，轎車后排會(huì)形成一個(gè)“空氣艙”，后備箱翹起在水面之上。若能第一時(shí)間打開后備箱門，拉開后排座椅，便能成功逃生，但逃生路線相對(duì)較長(zhǎng)，拉開后排座椅難度也較大。

4.天窗

轎車天窗是車體中最后浸入水中的部分。由于落水后車外側(cè)為水，車內(nèi)為空氣，車內(nèi)絕大多數(shù)空間被水淹沒時(shí)，車輛才會(huì)完全浸沒。根據(jù)觀察，轎車從落水到完全浸沒一般需要3分鐘以上。天窗開閉的執(zhí)行機(jī)構(gòu)均在車內(nèi)或在頂部，而車內(nèi)蓄電池會(huì)較早入水。若有備用電源供電開啟天窗，落水人員有3分鐘以上的逃生時(shí)間。

二、研究思路

因?yàn)閺奶齑疤由臅r(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，而且目前配置天窗的轎車較為普遍，所以我們以落水轎車的天窗為逃生通道，研究如何在第一時(shí)間監(jiān)測(cè)轎車落水、進(jìn)行語音報(bào)警并開啟天窗，即時(shí)遠(yuǎn)程報(bào)警。

我們采用液位傳感器和電子陀螺儀（三維角度傳感器）來監(jiān)測(cè)轎車是否落水，用控制器控制語音喇叭進(jìn)行語音報(bào)警，控制備用電源給天窗電機(jī)供電，使其開啟，打開逃生通道。

三、系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由液位傳感器、傾斜角度傳感器、控制器、語音喇叭、頂燈、備用電池、天窗電機(jī)、遠(yuǎn)程報(bào)警模塊等組成，具體結(jié)構(gòu)如下圖所示。

四、工作原理

我國(guó)高速公路的縱向坡度一般不能超過5%，普通道路縱向坡度一般不超過10%。一般路面與水面有一定的落差，當(dāng)前后輪離地時(shí)失去地面支撐，加劇轎車傾斜。

前后輪距一般為3米至4米，前后輪高度差大于0.5米，此時(shí)其傾斜度大于12%。也就是說，轎車前向落水或后向落水過程中其最大傾斜角度一般大于12%。

當(dāng)轎車駛離路面落水的瞬間，安裝在前后保險(xiǎn)杠四個(gè)角上的液位傳感器向控制器反饋車輛落水信號(hào)，且傾斜角度傳感器向控制器反饋車輛傾斜角度超過閾值（12%），此時(shí)控制器立即接通語音喇叭、頂燈、天窗電機(jī)電路，使語音喇叭報(bào)警，頂燈亮起，天窗打開，落水人員從天窗緊急撤離，同時(shí)通過遠(yuǎn)程報(bào)警模塊向指定用戶報(bào)警。

五、未來展望

1.智能手機(jī)有電子陀螺儀和加速度傳感器，可研發(fā)相關(guān)App，將手機(jī)的電子陀螺儀和加速度傳感器信號(hào)發(fā)給控制器，實(shí)現(xiàn)共享。

2.有部分轎車沒有天窗，如何打開后排座位和后備箱車門，實(shí)現(xiàn)從后備箱逃生，這也是未來需要進(jìn)一步研究的問題。