CN102529862A - 客车逃生自动破窗系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种客车逃生自动破窗系统及其控制方法，属于客车安全控制技术领域。本发明的客车逃生自动破窗系统，在车窗上安设镶嵌有电热丝的玻璃，所述电热丝通过电源主线连接到客车电源上，所述电源主线上设置有自动控制系统。本发明的客车逃生自动破窗系统的控制方法，通过将车内的温度值T，烟雾浓度值Sm，外部撞击力P分别与预设的灵界值进行比较，使控制器根据各值的情况进行处理。本发明的客车逃生自动破窗系统，提高了客车的安全系数，最大限度的保护乘客生命安全，减少伤亡具有重要的意义，适用范围广；本发明的客车逃生自动破窗系统的控制方法，既有自动化控制破窗方式，又有手动开关方式，能够充分保证该破窗系统的安全可靠。

Description

客车逃生自动破窗系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及客车上使用的逃生装置，尤其是一种客车玻璃上使用的破窗技术。

背景技术

近些年，客车火灾、撞车事故频繁发生，造成很大的人员伤亡。通过分析发现，在事故发生时，客车自动门的电路系统因损坏而无法打开，乘客在惊慌失措的情况下很难打开车窗逃生，从而造成乘客生命、财产的损失。

目前，国内外针对客车事故的救援设施基本相同，主要有逃生锤、“推拉式”逃生窗、“上翻式”逃生窗和逃生破窗器，但以上逃生装置都有不足之处。

逃生锤在砸击车窗时需要较大的力，往往是砸好几下才能将车窗砸开，砸开车窗的玻璃四处飞溅，容易对乘客造成危害，同时还存在锤子被偷窃或者不在指定位置等问题，使得其保险性降低；

“推拉式”逃生窗与普通客公交车的车窗基本一样，窗体面积小，容易被堵住，开启后形成80cm长、60cm宽的逃生空间，相对拥挤；

“上翻式”逃生窗的特点是开窗后逃生空间很大，但推开后没有支撑杆定位，一旦放手就会自动合上，这样在紧急逃生时很不方便，而且向外推开时，还会对车外行人和车辆构成威胁；

逃生破窗器体积大，车上放置不方便，并且当客车遇到突发意外时，乘客在紧急情况下使用逃生破窗器破窗的时间较长。

综上所述，现有的逃生装置已经不能满足国内外客车上的使用安全，迫切需要设计一款新的逃生装置用于客车上，当发生安全事故时，能够保证乘客在极短的时间内逃生，争取了乘客逃生的机会，从而保证乘客的安全。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构简单，使用安全可靠的客车逃生自动破窗系统及其控制系统，该破窗系统既采用自动化控制破窗方式，又采用手动开关，在客车发生火灾、冲撞、侧翻时通过手动或者传感器感应并反馈给自动控制系统，促使开关闭合，使电热丝导电后迅速加热，使得车窗周围形成较大的温度差，迫使沿电热丝附近玻璃炸裂，最终导致整块车窗玻璃脱落，避免了玻璃碎渣伤人等不必要伤害，提高了客车的安全系数，最大限度的保护乘客生命安全，减少伤亡具有重要的意义。本发明的本客车逃生自动破窗系统，广泛适用于城市公交、长途空调车、地铁和动车列车等。本发明的客车逃生自动破窗系统的控制方法，既有自动化控制破窗方式，又有手动开关方式，能够充分保证该破窗系统的安全可靠，继而能够推广应用。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的客车逃生自动破窗系统，在车身的两侧设置有车窗，在车窗上安设镶嵌有电热丝的玻璃，所述电热丝通过电源主线连接到客车电源上，所述电源主线上设置有自动控制系统。

由于采用了上述结构，要求车身两侧的车窗玻璃，采用镶嵌有电热丝的玻璃，即逃生窗采用热熔玻璃，热熔玻璃是指玻璃加热到软化点以上的垂熔温度，粘度在105-106Pa s，放入模具中的玻璃可互相粘合，在热熔玻璃加工的过程中，可在玻璃中放置金箔、银箔、铜箔以及各种电热丝，同时该电热丝通过电源主线连接到客车电源上，并且在该电源主线上设置有自动控制系统，用于控制该电热丝的发热。其中本发明采用电热丝镶嵌于玻璃中，当发生客车起火、重大撞击等交通事故时，通过手动或者传感器感应并反馈给自动控制系统，使电热丝导电后迅速加热，当电热丝发热温度迅速增至150℃时，该部位的高温与其他的常温形成较大温度差而产生热应力和金属受热的膨胀作用力，迫使玻璃破碎。因此，完成该过程时间很短，通过司机手动控制或传感器自动控制使逃生玻璃窗口破碎，使乘客迅速逃离危险区域。本发明可以使玻璃沿电热丝布线区域整体断裂，避免了玻璃碎渣伤人等不必要伤害。

本发明的客车逃生自动破窗系统，所述自动控制系统包括温度传感器、烟度传感器、力敏传感器、和时间继电器，所述温度传感器的输出端与温度传感器、烟度传感器、力敏传感器之间相互并联，所述温度传感器的控制端以及温度传感器、烟度传感器、力敏传感器分别连接到控制器上受其控制。

由于采用了上述结构，当发生起火、重大撞击等情况时，出现危险情况时，若驾驶员意识模糊、反应慢或无识模时，则自动控制系统能够根据条件反馈迅速做出反应。当客车上起火时，可以通过烟度传感器测定车上的烟的浓度和温度传感器测定温度，然后反馈给控制器，通过控制器的分析比较，做出反应。若客车中的烟度值或温度超过临界烟度值和温度值，则控制器发出指令，使继电器闭合，从而连通电路，电热丝发热并破裂玻璃，实现破裂玻璃后，达到使乘客逃生的预期结果。另一种情况是当客车受到重大撞击时，可通过力敏传感器测定受到外力的撞击力，传感器将数据反馈给控制器，当外界作用力超过临界力时，则如上述操作闭合继电器，接通电路，达到预期目标。充分考虑实际情况，当客车的燃用油为汽油时，为了避免车辆发生侧翻而燃油渗出而电热丝发热导致点燃汽油。因此，在满足拥有足够能量破碎玻璃后，控制电路连通的时间为5s-10s后自动断开，这样使得汽车发生侧翻等车祸而发生漏油时，也不会因为破碎玻璃而增加不必要的损失。

本发明的客车逃生自动破窗系统，所述自动控制系统并联有开关，所述开关与温度传感器的输出端、温度传感器、烟度传感器、力敏传感器之间相互并联。

由于采用了上述结构，该自动控制系统还并连接有手动开关，当出现危险情况时，若驾驶员仍意识清醒、能够完成该功能时，则司机可按下接通电路的开关，接通继电器，使电热丝迅速升温，导致安全窗口的玻璃破碎。避免了当自动控制系统失灵时所造成的危害，可以手动和自动两种方式保证该破窗系统的使用安全和稳定。

本发明的客车逃生自动破窗系统的控制方法，所述玻璃中的电热丝采用金箔、银箔和/或铜箔。

由于采用了上述结构，玻璃中的电热丝可以采用金箔、银箔或铜箔中的任意一种，或者金箔与银箔的结合，银箔与铜箔的结合，或者金箔与铜箔的结合，或者金箔、银箔与铜箔的结合，也可以采用其它多种类型的电热丝，以满足电热丝能够在短时间内，发热温度迅速增至150℃即可，从而使该部位的高温与其他的常温形成较大温度差而产生热应力，迫使玻璃破碎。

本发明的客车逃生自动破窗系统的控制方法，当温度传感器检测到车内的温度值T≥临界温度值T0时，温度传感器将信号传递至控制器，和/或烟度传感器检测到车内的烟雾浓度值Sm≥临界烟雾浓度值Sm0时，烟度传感器将信号传递至控制器，和/或当力敏传感器检测到外部撞击力P≥临界力P0时，力敏传感器将信号传递至控制器，控制器控制时间继电器闭合，电热丝通电，保持5s-10s，断开继电器；否则，保持原状。

由于采用了上述方法，当发生起火、重大撞击等情况时，使电热丝形成通路迅速发热并使安全玻璃破碎。即当出现危险情况时，若驾驶员意识模糊、反应慢或无识模时，则自动控制系统能够根据条件反馈迅速做出反应。控制器上预设有临界温度值T0，临界烟雾浓度值Sm0和临界力P0，当客车上起火时，可以通过烟度传感器测定车上的烟的浓度Sm和温度传感器测定温度T)然后反馈给控制器，通过控制器的分析比较，做出反应。若客车中的烟度值或温度在临界烟度值Sm0和温度值T0以上，即温度值T≥临界温度值T0，烟雾浓度值Sm≥临界烟雾浓度值Sm0时，则控制器发出指令，使继电器闭合，从而连通电路，电热丝发热并破裂玻璃，实现破裂玻璃后，达到使乘客逃生的预期结果。当客车受到重大撞击时，可通过力敏传感器测定受到外力的撞击力P，传感器将数据反馈给控制器。当外界作用力在临界力P0以上时，即外部撞击力P≥临界力P0时，则如上述操作闭合继电器，接通电路，达到预期目标。上述情况中的任何一种情况达预设调节，即温度值T≥临界温度值T0或烟雾浓度值Sm≥临界烟雾浓度值Sm0或外部撞击力P≥临界力P0时，控制器即可控制发热丝发热从而控制玻璃破碎。在充分考虑实际情况，当客车的燃用油为汽油时，为了避免车辆发生侧翻而燃油渗出而电热丝发热导致点燃汽油，因此，在满足拥有足够能量破碎玻璃后，控制电路连通的时间为5s-10s(可调节)后自动断开，这样使得汽车发生侧翻等车祸而发生漏油时，也不会因为破碎玻璃而增加不必要的损失。从而保证了该破窗系统的使用的安全性，使其能够推广使用。

本发明的客车逃生自动破窗系统的控制方法，当温度传感器检测到车内的温度值T≥临界温度值T0；和/或烟度传感器检测到车内的烟雾浓度值Sm≥临界烟雾浓度值Sm0时；和/或力敏传感器检测到外部撞击力P≥临界力P0时；手动控制开关闭合，电热丝通电；否则，保持原状。

由于采用了上述方法，出现危险情况时，若驾驶员仍意识清醒、能够完成该功能时，则司机可按下接通电路的开关，接通继电器，使电热丝迅速升温，导致安全窗口的玻璃破碎，即上述几种情况中的任一种情况发生时，既有自动化控制破窗方式，又有手动开关，在客车发生火灾、冲撞、侧翻时通过手动或者传感器感应并反馈给自动控制系统，促使开关闭合，使电热丝导电后迅速加热(时间不超过2s)使得车窗玻璃破碎，从而保证了该系统的使用安全。当电热丝发热温度迅速增至150℃时，该部位的高温与其他的常温形成较大温度差，迫使沿电热丝附近玻璃炸裂，最终导致整块车窗玻璃脱落，避免了玻璃碎渣伤人等不必要伤害，提高了客车的安全系数。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的客车逃生自动破窗系统，结构简单，使用安全可靠；

2、本发明的客车逃生自动破窗系统，避免了玻璃碎渣伤人等不必要伤害，提高了客车的安全系数，最大限度的保护乘客生命安全，减少伤亡具有重要的意义；

3、本发明的本客车逃生自动破窗系统，广泛适用于城市公交、长途空调车、地铁和动车列车等，适用范围广，适合推广应用；

4、本发明的客车逃生自动破窗系统的控制方法，既有自动化控制破窗方式，又有手动开关方式，能够充分保证该破窗系统的安全可靠，最大限度地保护了乘客生命安全，减少伤亡具有重要的意义。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的客车逃生自动破窗系统的流程图；

图2是本发明中客车电路的分布图；

图3是本发明中的控制电路图；

图4是本发明中的车窗玻璃横截面图。

图中标记：1-车身、2-电源主线、3-电热丝、4-客车电源、5-自动控制系统、6-时间继电器、7-温度传感器、8-烟度传感器、9-力敏传感器、10-车窗、11-电路线、12-开关。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图2至图4所示，本发明的客车逃生自动破窗系统，在车身1的两侧设置有车窗10，逃生窗采用热熔玻璃，热熔玻璃是指玻璃加热到软化点以上的垂熔温度，粘度在105-106Pa s，放入模具中的玻璃可互相粘合，在车窗10上安设镶嵌有电热丝3的玻璃，所述玻璃中的电热丝3采用金箔、银箔和/或铜箔等多种电热丝，以满足热丝导电后迅速时间不超过2s加热至150℃为宜，镶嵌于玻璃中的电热丝要求在很短时间内，2秒内迅速达到150℃，其电热丝电阻的材料、尺寸、形状等方面进行选择，该电热丝可采用纯发热电阻，即将得到的电能几乎全部集中转化为发热的能量。当电流通过电阻时，电流做功消耗了电能，产生了热量。

焦耳定律表明了以热的形态在一个均匀导体中发生的功率，定量说明了传导电流将电能转换为热能的定律。其表达式如下：

Q＝I²Rt  (1)

式中，——热能J；——电流A；——电热丝的电阻；——通电时间s。

对于纯电阻电路也可表示为：

$Q=\frac{U^2}{R}t---\left(2\right)$

式中，——电阻两端加的电压V。

该系统应用的电热丝为纯电阻仅用于发热，因此可用公式2进行表示。

而电热丝的电阻的计算公式为：

$R=\mathrm{\ρ}\frac{L}{S}---\left(3\right)$

式中，——电热丝电阻率；——电热丝长度m；——电热丝横截面积。

当发生起火、重大撞击等情况时，无论采用手动还是自动控制系统的方式将电路连通，电热丝瞬间从车辆的蓄电池中获得极高的电流，从而电热丝附近的温度迅速增加，与外界的温度产生较大的温度差，导致玻璃的热应力不同，沿电热丝布线位置发生断裂，最终使整块玻璃脱落。

假设以铜线为电热丝，如图4对玻璃进行布线。根据实际情况布线的长度×宽度为，铜电阻率为0.0229，电热丝的横截面积为2.5。则该电热丝的阻值为：

$R=\mathrm{\ρ}\frac{L}{S}=\frac{2.29\×{10}^{-8}\mathrm{\Ω}\·m\×1.8m}{2.5\×{10}^{-6}{m}^2}=1.649\×{10}^{-2}\mathrm{\Ω}---\left(4\right)$

该系统提供的电压为24V，则1s内产生的能量为：

$Q=\frac{U}{R}t=\frac{{24}^2}{1.649\×{10}^{-2}}W\×1s=3.493\×{10}^{4}J---\left(5\right)$

由此可见，该系统能够在1s产生能量。且电热丝以并联的方式连接在电路中，则整个电热丝在1s释放的该能量为。因此拥有足够使电热丝的温度迅速上升，促使玻璃炸碎。同样的道理，能够选择其它类型的电热丝以实现上述功能。

所述电热丝3通过电源主线2连接到客车电源4上，所述电源主线2上设置有自动控制系统5。所述自动控制系统5包括温度传感器7、烟度传感器8、力敏传感器9、和时间继电器6，所述温度传感器7的输出端与温度传感器7、烟度传感器8、力敏传感器9之间相互并联，所述温度传感器7的控制端以及温度传感器7、烟度传感器8、力敏传感器9分别连接到控制器上受其控制。

如图1所示，本发明的客车逃生自动破窗系统，其自动化控制方法如下：当温度传感器7检测到车内的温度值T≥临界温度值T0时，温度传感器7将信号传递至控制器；

和/或烟度传感器8检测到车内的烟雾浓度值Sm≥临界烟雾浓度值Sm0时，烟度传感器8将信号传递至控制器；

和/或当力敏传感器9检测到外部撞击力P≥临界力P0时，力敏传感器9将信号传递至控制器，控制器控制时间继电器闭合，电热丝3通电，保持5s-10s，该时间值可以根据实际的情况或者车型等进行调整，断开继电器；

当上述各值中任一值为达到预设值时，保持原状，从而避免了因为吸烟等原因造成的自动系统的误操作，保证了其精确性能。

当发生起火、重大撞击等情况时，若驾驶员意识模糊、反应慢或无识模时，则自动控制系统能够根据条件反馈迅速做出反应。当客车上起火时，可以通过烟度传感器测定车上的烟的浓度Sm和温度传感器测定温度T，然后反馈给控制器，通过控制器的分析比较，做出反应。若客车中的烟度值或温度超过临界烟度值Sm0或温度值T0，即当温度传感器7检测到车内的温度值T≥临界温度值T0时，和/或烟度传感器8检测到车内的烟雾浓度值Sm≥临界烟雾浓度值Sm0时，将信号传递至控制器，控制器发出指令，使继电器闭合，从而连通电路，电热丝发热并破裂玻璃，实现破裂玻璃后，达到使乘客逃生的预期结果。

当客车受到重大撞击时，这时司机可通过力敏传感器测定受到外力的撞击力P，传感器将数据反馈给控制器，当外界作用力超过临界力P0时，即外部撞击力P≥临界力P0时，则如上述操作闭合继电器，接通电路，达到预期目标。

充分考虑实际情况，当客车的燃用油为汽油时，为了避免车辆发生侧翻而燃油渗出而电热丝发热导致点燃汽油。因此，在满足拥有足够能量破碎玻璃后，控制电路连通的时间为5s-10s后自动断开，使得汽车发生侧翻等车祸而发生漏油时，也不会因为破碎玻璃而增加不必要的损失。

在客车发生火灾、冲撞、侧翻时，传感器感应并反馈给自动控制系统，促使开关闭合，使电热丝导电后迅速加热时间不超过2s，当电热丝发热温度迅速增至150℃时，该部位的高温与其他的常温形成较大温度差，迫使沿电热丝附近玻璃炸裂，最终导致整块车窗玻璃脱落，避免了玻璃碎渣伤人等不必要伤害，假设正常情况下，客车车门的平均下客量为0.2人/s，客车的载客量为30人，则所有乘客下车需要150s，如果使用客车逃生自动破窗系统，则平均下客量为3人/s，所有乘客下车需要10s，为正常情况下从客车车门下车的15倍，极大的减少了乘客的逃生时间，提高了客车的安全系数。

实施例2

与实施例1相似，其不同之处在于，自动控制系统5还与开关12并联，即所述开关12与温度传感器7的输出端、温度传感器7、烟度传感器8、力敏传感器9之间相互并联。使得本发明的客车逃生自动破窗系统，既有自动化控制破窗方式，又有手动开关控制方式，从而保证其安全性能，当自动化方式失效时，能够通过手动方式进行破窗。

如图1所示，本发明的客车逃生自动破窗系统，其手动控制方法如下：当温度传感器7检测到车内的温度值T≥临界温度值T0；

和/或烟度传感器8检测到车内的烟雾浓度值Sm≥临界烟雾浓度值Sm0时；

和/或力敏传感器9检测到外部撞击力P≥临界力P0时；手动控制开关12闭合，电热丝3通电；

当上述各值中任一值为达到预设值时，保持原状，从而避免了因为吸烟等原因造成的自动系统的误操作，保证了其精确性能。

当发生起火、重大撞击等情况时，使电热丝形成通路迅速发热并使安全玻璃破碎的途径有两种：手动控制和自动控制系统控制。当出现危险情况时，若驾驶员仍意识清醒、能够完成该功能时，则司机可按下接通电路的按钮，接通继电器，使电热丝迅速升温，导致安全窗口的玻璃破碎。

当客车受到重大撞击时，这时司机可通过手动操作控制开关，从而使得玻璃破碎，乘客得以逃生。

本发明的客车逃生自动破窗系统，结构简单，使用安全可靠；避免了玻璃碎渣伤人等不必要伤害，提高了客车的安全系数，最大限度的保护乘客生命安全，减少伤亡具有重要的意义；广泛适用于城市公交、长途空调车、地铁和动车列车等，适用范围广，适合推广应用；

本发明的客车逃生自动破窗系统的控制方法，既有自动化控制破窗方式，又有手动开关方式，能够充分保证该破窗系统的安全可靠，最大限度地保护了乘客生命安全，减少伤亡具有重要的意义。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.客车逃生自动破窗系统，在车身（1）的两侧设置有车窗（10），其特征在于：在车窗（10）上安设镶嵌有电热丝（3）的玻璃，所述电热丝（3）通过电源主线（2）连接到客车电源（4）上，所述电源主线（2）上设置有自动控制系统（5）。

2.如权利要求1所述的客车逃生自动破窗系统，其特征在于：所述自动控制系统（5）包括温度传感器（7）、烟度传感器（8）、力敏传感器（9）、和时间继电器（6），所述温度传感器（7）的输出端与温度传感器（7）、烟度传感器（8）、力敏传感器（9）之间相互并联，所述温度传感器（7）的控制端以及温度传感器（7）、烟度传感器（8）、力敏传感器（9）分别连接到控制器上受其控制。

3.如权利要求2所述的客车逃生自动破窗系统，其特征在于：所述自动控制系统（5）并联有开关（12），所述开关（12）与温度传感器（7）的输出端、温度传感器（7）、烟度传感器（8）、力敏传感器（9）之间相互并联。

4.如权利要求1或2或3所述的客车逃生自动破窗系统，其特征在于：所述玻璃中的电热丝（3）采用金箔、银箔和/或铜箔。

5.如权利要求2或3所述的客车逃生自动破窗系统的控制方法，其特征在于：当温度传感器（7）检测到车内的温度值T≥临界温度值T0时，温度传感器（7）将信号传递至控制器，和/或烟度传感器（8）检测到车内的烟雾浓度值Sm≥临界烟雾浓度值Sm0时，烟度传感器（8）将信号传递至控制器，和/或当力敏传感器（9）检测到外部撞击力P≥临界力P0时，力敏传感器（9）将信号传递至控制器，控制器控制时间继电器闭合，电热丝（3）通电，保持5s-10s，断开继电器；否则，保持原状。

6.如权利要求4所述的客车逃生自动破窗系统的控制方法，其特征在于：当温度传感器（7）检测到车内的温度值T≥临界温度值T0；和/或烟度传感器（8）检测到车内的烟雾浓度值Sm≥临界烟雾浓度值Sm0时；和/或力敏传感器（9）检测到外部撞击力P≥临界力P0时；手动控制开关（12）闭合，电热丝（3）通电；否则，保持原状。

Images