CN113071440B - 用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统及逃生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统及逃生方法，属于公交车应急处理系统领域。两种安全网单元分别用于阻止乘客前倾和侧翻，分别通过控制各自的拦网落下，使得拦网能够在车厢站人区域形成临时墙体。安全气囊单元设有5处，能在车辆与坑洞撞击前在外部弹出，增加了缓冲效果，防止来自其他车辆造成的二次碰撞，不仅能加大对乘客的保护力度，降低伤亡人数，而且能降低车身的受损程度，减少车辆后期的维修成本。能帮助公交车驾驶员有效降低因路面塌陷或车辆侧翻这类突发事故造成的人员伤亡数量，能实现车内乘客的逃生自救，极大减少对公安、消防和医护等应急救援队伍和应急管理部门的依赖，节约社会资源和经济成本。

Description

用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统及逃生方法

技术领域

本发明属于公交车应急处理系统领域，涉及一种用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统及逃生方法。

背景技术

在城市公交车上，乘车安全几乎完全取决于驾驶员和车辆的安全状况。为了解决乘坐人员的安全问题，城市公交车一般都设置了逃生窗和逃生门，当出现一般的交通事故、车体着火或突发暴力事件时，乘客可以砸破车窗或者从逃生门逃生。但是，当因路面塌陷或车身失控侧翻时，车辆可能会坠入坑洞，公交车上现行的安全装置并不能进行有效的逃生。

公交车上最常见的逃生装置是逃生窗，当车辆遇险时，乘客用应急锤砸破车窗玻璃跳窗逃生。除此之外，一些公交车上还设有逃生门或逃生墙供乘客紧急疏散。当公交车陷入坑洞等狭窄空间时，逃生窗会严重变形，而且失去了跳窗空间，逃生门或逃生墙因为空间受限而难以打开。当公交车侧翻落入低洼地带，逃生门或逃生墙可能被压在地面上而失去逃生的作用。因此，逃生窗、逃生门或逃生墙在这些情况下并不是乘客逃生的较佳方式。

同时，现行的逃生装置局限于满足事故已发生车辆稳定后乘客的逃生需求，而不能降低重大事故发生时对乘客和车体造成的损伤程度，因此对人员的保护具有严重的滞后性。对于因急刹车或路面塌陷时车身沿前进方向出现较大倾斜引起的车内乘客前倾飞出、摔倒、踩踏等问题，或因车身侧翻引起的车内乘客翻滚、抛甩等问题，现行的逃生装置并不能解决。

综上所述，亟需发展一种新型逃生装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，逃生装置不能用于公交车坠坑时乘客自救的缺点，提供一种用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统及逃生方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统，该逃生系统安装在公交车上，包括第一控制器、危险感应单元、安全气囊单元、横向安全网单元和纵向安全网单元；第一控制器安装在车厢的底板内；

危险感应单元包括胎压监测传感器和倾角传感器，胎压监测传感器安装在轮胎上，倾角传感器安装在公交车底盘上；

纵向安全网单元安装在公交车顶部下表面，包括纵向驱动电机、纵向绕网筒和缠绕在纵向绕网筒上的纵向拦网；

横向安全网单元安装在公交车顶部下表面，包括横向驱动电机、横向绕网筒和缠绕在横向绕网筒上的横向拦网；

安全气囊单元包括第二控制器、驱动电路、点火器、气体发生器和气囊膜，驱动电路与第二控制器电连接，点火器和气体发生器设置在驱动电路上，气体发生器与气囊膜连接；

胎压监测传感器、倾角传感器、纵向驱动电机、横向驱动电机和第二控制器分别与第一控制器电连接；

安全气囊单元设有若干个，分别为第一安全气囊单元、第二安全气囊单元、第三安全气囊单元、第四安全气囊单元和第五安全气囊单元；第一安全气囊单元安装在公交车发动机的侧边，第二安全气囊单元安装在车尾的底盘上，第三安全气囊单元安装在车身逃生窗下方，第四安全气囊单元安装在车头的底盘上，第五安全气囊单元安装在车头挡风玻璃下方。

优选地，气体发生器中填充有氮气固态粒子；

工作时，点火器点火引燃气体发生器中的氮气固态粒子，燃烧产生的气体冷却后使气囊膜膨胀。

优选地，气囊膜为双层气囊膜。

优选地，所述公交车逃生系统还包括天窗组件；

天窗组件包括天窗，天窗设有两个，两个天窗分别安装在车头顶部和车尾顶部。

进一步优选地，所述天窗包括天窗滑轨和安装在天窗滑轨上的天窗玻璃。

进一步优选地，所述天窗的内侧和外侧均安装有壁挂式伸缩梯。

优选地，所述胎压监测传感器设有四个，分别安装在公交车的四个轮胎上气胎与轮毂的接触部位；

所述倾角传感器设有两个，两个倾角传感器均安装在公交车底盘绗架上，分别用于测量车身横向倾斜角和纵向倾斜角。

优选地，所述纵向拦网和横向拦网均是通过高强度合成纤维制备而成的方格网。

优选地，所述纵向安全网单元和横向安全网单元分别设有若干个；

所述公交车内设有乘客站立区域，乘客站立区域的车厢站立板上开设有若干条拦网下划线。

优选地，所述公交车逃生系统还包括警报器，警报器与第一控制器电连接。

一种基于所述用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统的逃生方法，包括如下步骤：

步骤1)对公交车进行倾斜试验，记录使车身滑动的纵向倾角a，使车身侧翻的横向倾角b，则纵向倾角一级阈值为0.2a，横向倾角一级阈值为0.1b，纵向倾角二级阈值为0.4a、横向倾角二级阈值为0.3b；

公交车正常行驶时轮胎的压强为c，公交车正常行驶时的胎压一级阈值为0.9c，胎压二级阈值为0.7c；

步骤2)胎压监测传感器将实时测得的胎压数据传输至第一控制器，倾角传感器将实时的倾斜角数据传输至第一控制器；

步骤3)第一控制器根据预设的倾角一级阈值和胎压一级阈值，判断实时监测的倾斜角数据和胎压数据是否在安全范围内；

当路面塌陷，公交车产生坠坑趋势时，实时监测的倾斜角数据超出倾角一级阈值且胎压数据超出胎压一级阈值，第一控制器向纵向驱动电机发出启动信号，使得纵向驱动电机启动，纵向驱动电机驱动纵向绕网筒转动，从而带动纵向拦网落下；

当实时监测的纵向倾斜角数据高于纵向倾角二级阈值，第一控制器向第二安全气囊单元或第四安全气囊单元中的第二控制器传输信号，控制第二安全气囊单元中的气囊膜从车尾底板向下弹出，或控制第四安全气囊单元中的气囊膜从车头底板向下弹出；

第二安全气囊单元或第四安全气囊单元从车底板弹出后，车尾或车头的车轮悬空，胎压数据低于胎压二级阈值，第一控制器向第一安全气囊单元或第五安全气囊单元中的第二控制器传输信号，控制第一安全气囊单元中的气囊膜从车尾向外弹出，或控制第五安全气囊单元中的气囊膜从车头向外弹出；

步骤4)当车身出现侧翻趋势时，一侧轮胎的气压骤减，若第一控制器识别出胎压数据低于胎压二级阈值，向第三安全气囊单元中的第二控制器传输信号，控制第三安全气囊单元中的气囊膜从车身向外弹出；

当第一控制器识别出车身横向倾斜角超过二级阈值，向横向驱动电机传输信号，通过横向绕网筒带动横向拦网转动，使横向拦网落下，对公交车上站立的乘客进行防护。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统，两种安全网单元分别用于阻止乘客前倾和侧翻，分别通过控制各自的拦网落下，使得拦网能够在车厢站人区域形成临时墙体。落下的拦网将车厢站人区域沿纵向或横向分隔成带状，将乘客的空间位移限制在有限范围内，避免车厢后座乘客和站立区乘客被抛甩或倾倒至车厢前后部区域或车窗，砸到周围乘客或扶手撑杆等车内固体物。此外，安全气囊单元设有5处，分别为第一安全气囊单元、第二安全气囊单元、第三安全气囊单元、第四安全气囊单元和第五安全气囊单元，分别位于车尾发动机旁、车尾底板、车身逃生窗下、车头底板、车头挡风玻璃下。外爆式安全气囊将传统汽车内爆安全气囊保护乘客安全的被动性转为主动性，安全气囊能在车辆与坑洞撞击前弹出，增加了缓冲效果，防止来自其他车辆造成的二次碰撞，不仅能加大对乘客的保护力度，降低伤亡人数，而且能降低车身的受损程度，减少车辆后期的维修成本。第一控制器能够及时对胎压监测传感器和车身倾角传感器实时监测的数据作出反馈，并将信号传输至第二控制器，为公交车外爆安全气囊的有效弹出提供了保证，从而不需要配备相应的碰撞预测系统。

未将车底安全气囊设置在路面塌陷瞬间弹出，避免对路面造成强大冲击力，加剧路面塌陷的速度和程度；当实时监测的倾斜角数据高于倾角二级阈值时，车底的安全气囊弹出填塞在车身与坑底之间，阻止车身的纵向倾斜角度继续增大，同时消减车身滑入坑洞的速度；由于悬空车轮的胎压低于二级阈值，车头或车尾的安全气囊弹出，缓冲车身与坑洞壁的撞击，最终使公交车停止滑动。另外，车身周围和底板的安全气囊弹出，卡在车厢与坑洞壁之间，为公交站台陷入坑洞的待上车乘客提供站立平台，避免乘客从车身与坑洞壁的间隙掉入坑底，在乘客自救和救援队施救过程中缓冲对坑洞的扰动，防止路基发生二次坍塌，有效保护驾驶员和乘客的安全。

本发明提供的逃生系统能帮助公交车驾驶员有效降低因路面塌陷或车辆侧翻这类突发事故造成的人员伤亡数量，能实现车内乘客的逃生自救，极大减少对公安、消防和医护等应急救援队伍和应急管理部门的依赖，节约社会资源和经济成本。

安全气囊单元由气囊膜、点火器、气体发生器、驱动电路和第二控制器组成。第一控制器将信号传输给第二控制器，第二控制器启动驱动电路，发送信号到气体发生器，点火器引燃气体发生器中的氮气固态粒子，产生的气体经过滤冷却后使气囊膜膨胀。即本发明中安全气囊单元不包括气囊传感器(撞击传感器)，由第二控制器直接接收第一控制器传输的胎压与倾斜角数据，一旦胎压低于二级阈值或倾斜角超出二级阈值，第二控制器就会启动驱动电路，迅速发送信号到点火器，触动点火器引爆气体发生器中的氮气固态粒子，产生的大量气体经过滤冷却后冲起气囊膜，气囊弹出卡在车身和坑洞壁面之间，以缓冲公交车及车内乘客所遭受的冲击力度。

进一步地，安全气囊单元的气囊膜均由两层材料组成，外层材料硬度大耐磨性高，用于防止被混凝土块、钢筋、地下管道等磨损扎破，内层可储存高气压，用于缓冲碰撞或承受人车合重。

进一步地，倾角传感器位于公交车底盘绗架上，用于监测公交车行驶过程中车身横向与纵向倾斜角，所述胎压监测传感器位于气胎与轮毂的接触部位，用于监测公交车气胎的胎压。所述倾角传感器用于测量车身纵向倾斜角和横向倾斜角，所述胎压监测传感器由汽车轮胎自带，用于测量气胎的压强。

进一步地，本发明通过乘客手动开启天窗逃生而不采用天窗自动开启装置，原因在于当危险感应装置监测到车辆处于危险状态时，天窗自动开启装置接收到第一控制器传输的危险信号，在车体滑进坑洞或侧翻的过程中，自动开启的天窗会对车内乘客造成巨大的安全隐患：落石等固体物由天窗掉入车厢砸伤乘客；路面坍塌引起的扬尘和水管爆裂的高压水经天窗进入车厢；天窗下方乘客被甩出车厢；天窗变形堵塞出口，降低逃生效率等。相比之下，车厢掉入坑洞，待车身和周围环境稳定后，乘客手动开启天窗是一种安全高效的逃生手段。

进一步地，在车头车尾的顶部配备与现行轿车中内藏式天窗类似的逃生天窗，玻璃可滑动至车顶夹层内，使天窗开口实现最大化，能克服现行公交车中逃生天窗开启时占用空间而降低逃生效率的问题。

进一步地，公交车上下坡出现的纵向倾斜角或转弯引起车身产生的横向倾斜角超出阈值，单个车轮或车身一侧轮胎短暂悬空导致压强低于阈值，以及上下坡时转弯引起车身产生的纵向倾斜角和横向倾斜角均超出阈值等情况，由于没有同时满足横向倾角和纵向倾角均超出阈值且胎压低于阈值的判断条件，所以第一控制器并不会启动安全网单元和安全气囊单元，避免对乘客造成恐慌和带来不必要的麻烦。

进一步地，壁挂式伸缩梯依附在车头车尾逃生天窗的内外表面，通过按键可一键伸缩。逃生天窗内表面的壁挂式伸缩梯可拉伸降至车厢内承载板供乘客爬出车厢，逃生天窗外表面的壁挂式伸缩梯可拉伸升至坑洞前后路面供乘客爬出坑洞。

进一步地，警报器与第一控制器电连接，用于接收到危险信号时对外发出报警信号。

进一步地，拦网为高强度合成纤维的方格网，缠绕于绕网筒上。

本发明还公开了一种公交车逃生方法，是基于上述公交车逃生系统进行的，对公交车进行倾斜试验，记录使车身滑动的纵向倾角a，使车身侧翻的横向倾角b，记0.2a、0.1b分别为纵向倾角一级阈值、横向倾角一级阈值，记0.4a、0.3b分别为纵向倾角二级阈值、横向倾角二级阈值。测量公交车正常行驶时轮胎的压强c，记0.9c、0.7c为公交车正常行驶时的胎压一级阈值、胎压二级阈值。当路面出现明显沉降时，由于塌陷区上方不同轮胎的沉降高度存在差异，故车底桁架上的倾角传感器能监测到横向倾角和纵向倾角，由于路面比车轮下沉快，塌陷区上方轮胎承受的压强降低，若第一控制器识别出倾斜角度高于一级阈值，且胎压监测传感器监测到的的压强值高于一级阈值，立即向纵向安全网单元传输信号，纵向拦网落下；若车身持续下滑，第一控制器识别出倾角值超出二级阈值，立即向第二安全气囊单元或第四安全气囊单元中的第二控制器传输信号，使第二安全气囊单元中的气囊膜或第四安全气囊单元中的气囊膜从车底板弹出，此时，车尾或车头的车轮悬空，若检测到胎压数据低于胎压二级阈值，第一控制器立即向第一安全气囊单元或第五安全气囊单元中的第二控制器传输信号，第一安全气囊单元中的气囊膜从车尾向外弹出或第五安全气囊单元中的气囊膜从车头向外弹出。当车身出现侧翻趋势，一侧轮胎的气压骤减，若第一控制器识别出胎压数据低于胎压二级阈值时，立即向第三安全气囊单元中的第二控制器传输信号，控制第三安全气囊单元中的气囊膜从车身向外弹出；当第一控制器识别出车身横向倾斜角超过二级阈值，立即向横向驱动电机传输信号，通过横向绕网筒带动横向拦网转动，使横向拦网落下，对公交车上站立的乘客进行防护。

附图说明

图1为本发明公交车逃生系统各结构的布置图；

图2为安全气囊单元示意图；

图3(a)为救生梯，图3(b)为天窗；

图4(a)为安全网单元结构示意图，图4(b)为安全网单元布置图，图4(c)为Ⅰ-Ⅰ剖面图；

图5为本发明公交车逃生系统的乘客应急示意图；

图6为本发明公交车逃生系统的乘客逃生示意图；

图7为本发明公交车逃生系统的工作流程图。

其中：1-壁挂式伸缩梯，2-天窗，3-纵向驱动电机，4-纵向绕网筒，5-警报器，6-乘客，7-纵向皮带，8-滑轮，9-天窗边框，10-第一安全气囊单元，11-第二安全气囊单元，12-倾角传感器，13-车厢站立板，14-第三安全气囊单元，15-导槽，16-第一控制器，17-胎压监测传感器，18-第四安全气囊单元，19-第五安全气囊单元，20-第二控制器，21-驱动电路，22-点火器，23-气体发生器，24-氮气固态粒子，25-气囊膜，26-天窗玻璃，27-天窗滑轨，28-驱动电机转子，29-拦网制头，30-珠轮，31-拉珠，32-纵向拦网，33-拦网尾塞，34-纵向安全网单元；35-驾驶员座椅，36-横向绕网筒，37-横向拦网，38-横向皮带，39-扶手撑杆，40-乘客座椅，41-横向安全网单元，42-横向驱动电机，43-坑后路面，44-弹出的安全气囊，45-坑洞，46-坑前路面。

具体实施方式

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明的公交车防护逃生系统的实施方法，包括以下步骤：

实施例1

如图1所示，一种用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统，该逃生系统安装在公交车上，包括第一控制器16、危险感应单元、安全气囊单元、横向安全网单元41和纵向安全网单元34；第一控制器16安装在车厢的底板内；危险感应单元包括胎压监测传感器17和倾角传感器12，胎压监测传感器17安装在轮胎上，倾角传感器12安装在公交车底盘上；纵向安全网单元34包括纵向驱动电机3、纵向绕网筒4和缠绕在纵向绕网筒4上的纵向拦网32；横向安全网单元41安装在公交车顶部下表面，包括横向驱动电机42、横向绕网筒36和缠绕在横向绕网筒36上的横向拦网37；

如图2所示，安全气囊单元由第二控制器20驱动电路21、点火器22、气体发生器23和气囊膜25组成，第二控制器20电连接有驱动电路21，驱动电路21上设有点火器22和气体发生器23；点火器22引燃气体发生器23中的氮气固态粒子24，产生的气体冷却后使气囊膜25膨胀。

安全气囊单元设有5处，分别为第一安全气囊单元10、第二安全气囊单元11、第三安全气囊单元14、第四安全气囊单元18和第五安全气囊单元19；第一安全气囊单元10安装在公交车发动机的侧边，第二安全气囊单元11安装在车尾的底盘上，第三安全气囊单元14安装在车身逃生窗下方，第四安全气囊单元18安装在车头的底盘上，第五安全气囊单元19安装在车头挡风玻璃下方。

胎压监测传感器17、倾角传感器12、纵向驱动电机3、横向驱动电机42和第二控制器20分别与第一控制器16电连接。逃生系统还包括警报器5，警报器5与第一控制器16电连接。

公交车开启防护时，一旦超过预设胎压或倾斜角二级阈值，第二控制器20启动驱动电路21，发送信号到气体发生器23，点火器22引燃气体发生器23中的氮气固态粒子24，产生的大量气体经过滤冷却后冲起气囊膜25，气囊膜25弹出卡在车身和坑洞45之间，以缓冲公交车及车内乘客6所遭受的冲击力度。

实施例2

除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。

公交车内设有乘客站立区域，乘客站立区域设有若干条拦网下划线；安全网单元设有若干个；

如图4(a)、4(b)和4(c)所示，安全网单元包括拦网制头29、拦网尾塞33、纵向拦网32、纵向绕网筒4、滑轮8、导槽15、纵向驱动电机3、纵向皮带7、拉珠31、珠轮30、拦网下划线。纵向驱动电机3和纵向绕网筒4均设在车顶夹层内，公交车承载板上标记的拦网下划线与纵向拦网32在竖直方向上相对应，引导乘客6站立在相邻拦网下划线中间的区域；在工作时，驾驶员座椅35后面的横向安全网单元41和纵向安全网单元34启动，横向拦网37和纵向拦网32垂直落在拦网下划线上。标记的拦网下划线与所述拦网在竖直方向上相对应，引导乘客6站立在相邻拦网下划线中间的区域。

滑轮8通过绳子连接在纵向拦网32下左右两底角，拦网制头29、拦网尾塞33、珠轮30和拉珠31安装在纵向绕网筒4的端部，拦网制头29与拦网尾塞33在不同端，环形的拉珠31缠绕在珠轮30上，驱动电机转子28与拦网制头29通过纵向皮带7连接，纵向皮带7带动拦网制头29转动，拦网制头29带动纵向绕网筒4转动，滑轮8在重力作用下牵引纵向拦网32沿导槽15向下伸展，直至纵向拦网32降低至车厢站立板13上的拦网下划线上。

横向拦网37和纵向拦网32均为高强度合成纤维的方格网，分别缠绕于横向绕网筒36和纵向绕网筒4上，由滑轮8牵引沿导槽15降下后在车厢站人区域形成临时墙体，分别用于阻止乘客6前倾和侧翻；拉珠31用于收卷降下的纵向拦网32回纵向绕网筒4，恢复车厢的空间供乘客6逃生。

接收到第一控制器16传输的危险信号，控制安全网单元中的纵向驱动电机3启动，驱动电机转子28转动，纵向皮带7带动纵向绕网筒4端部的拦网制头29和拦网尾塞33转动，纵向拦网32下两底角的滑轮8迅速沿车厢侧壁或扶手撑杆39上的导槽15滑下，带动纵向拦网32下落至车厢站立板13；降落的纵向拦网32将车厢站人区域沿纵向或横向分隔成带状，使得乘客6的空间位移限制在有限范围内，避免车厢后座乘客6和站立区乘客6被抛甩或倾倒至车厢前部区域或车窗，砸到周围乘客6或扶手撑杆39等车内固体物。

实施例3

除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。

公交车逃生系统还包括天窗组件；

天窗组件包括天窗2，天窗2设有两个，两个天窗2分别安装在车头顶部外侧和车尾顶部外侧。

如图3(b)所示，所述天窗2包括天窗滑轨27和安装在天窗滑轨27上的天窗玻璃26；天窗滑轨27上设有天窗边框9。

天窗2侧边安装有壁挂式伸缩梯1，壁挂式伸缩梯结构如图3(a)所示。

需要说明的是，所述胎压监测传感器17设有四个，分别安装在四个轮胎上气胎与轮毂的接触部位；倾角传感器12设有两个，两个倾角传感器12分别安装在公交车底盘绗架上，用于测量车身横向倾斜角和纵向倾斜角。第一安全气囊单元10、第二安全气囊单元11、第三安全气囊单元14、第四安全气囊单元18和第五安全气囊单元19均为外爆式安全气囊。气囊膜25为双层气囊膜。

一种基于上述公交车逃生系统的逃生方法，如图7所示，包括如下步骤：

步骤1)对公交车进行倾斜试验，记录使车身滑动的纵向倾角a，使车身侧翻的横向倾角b，则纵向倾角一级阈值为0.2a，横向倾角一级阈值为0.1b，纵向倾角二级阈值为0.4a、横向倾角二级阈值为0.3b；

公交车正常行驶时轮胎的压强为c，公交车正常行驶时的胎压一级阈值为0.9c，胎压二级阈值为0.7c；

步骤2)胎压监测传感器17将实时测得的胎压数据传输至第一控制器16，倾角传感器12将实时的倾斜角数据传输至第一控制器16；

步骤3)第一控制器16根据预设的倾角一级阈值和胎压一级阈值，判断实时监测的倾斜角数据和胎压数据是否在安全范围内；

当路面塌陷，公交车产生坠坑趋势时，实时监测的倾斜角数据超出倾角一级阈值且胎压数据超出胎压一级阈值，第一控制器16向纵向驱动电机3发出启动信号，使得纵向驱动电机3启动，纵向驱动电机3驱动纵向绕网筒4转动，从而带动纵向拦网32落下；

当实时监测的纵向倾斜角数据高于纵向倾角二级阈值，第一控制器16向第二安全气囊单元11或第四安全气囊单元中的第二控制器20传输信号，控制第二安全气囊单元11中的气囊膜25从车尾底板弹出，或控制第四安全气囊单元18中的气囊膜25从车头底板向下弹出；

第二安全气囊单元11或第四安全气囊单元18从车底板弹出后，车尾或车头的车轮悬空，胎压数据低于胎压二级阈值，第一控制器16向第一安全气囊单元10或第五安全气囊单元19中的第二控制器20传输信号，控制第一安全气囊单元10中的气囊膜25从车尾向外弹出，或控制第五安全气囊单元19中的气囊膜25从车头向外弹出；

步骤4)当车身出现侧翻趋势时，一侧轮胎的气压骤减，第一控制器16识别出胎压数据低于胎压二级阈值，立即向第三安全气囊单元14中的第二控制器20传输信号，控制第三安全气囊单元14中的气囊膜25从车身向外弹出；

当第一控制器16识别出车身横向倾斜角超过二级阈值时，立即向横向驱动电机42传输信号，通过横向绕网筒36带动横向拦网转动，使横向拦网37落下，对公交车上站立的乘客6进行防护。

需要说明的是，倾角一级阈值和一级阈值以及胎压阈值的预设值应视公交车的具体情况而定，本发明旨在提供方法参考。

本发明系统的工作原理：

如图7所示，当路面塌陷使车身的倾斜角达到阈值或车体侧翻使车身胎压达到阈值，倾角传感器12和胎压监测传感器17通过第一控制器16分别向车顶部内表面的纵向安全网单元34、横向安全网单元41、安全气囊单元和警报器5传输信号。接收到第一控制器16输出的危险信号，所述警报器5第一时间发出警报，示意乘客6做好应急准备；接收到第一控制器16输出的危险信号，第一控制器16分别控制纵向驱动电机3和横向驱动电机42启动，纵向驱动电机3带动纵向绕网筒4转动，横向驱动电机42带动横向绕网筒36转动，使得纵向拦网32和横向拦网37降低至车厢站立板13，前后左右伸出的纵向拦网32和横向拦网37形成临时墙体，供乘客6抓附，有效避免因为车体前倾引起站立区乘客6踩踏堆叠或车身侧倾引起乘客6翻滚、抛甩；接收到第一控制器16输出的危险信号，第二控制器20控制安全气囊单元中的气囊膜25在短时间内膨胀弹出。待坑洞45不再扩张，车身稳定后，乘客6可通过拉珠31自行调节拦网的高度，移动到车顶前后的逃生天窗2下，借助壁挂式伸缩梯1有序逃生。

本发明装置的工作过程如下，包括几种使用状态：

1)前半车体下路面出现凹陷

如图5所示，前半车体下路基出现塌陷使路面凹陷，引起两前轮下沉，车体产生向车数据，警报器5头方向滑进坑洞45的趋势，前半车体桁架上倾角传感器12监测到的纵向倾角和横向倾角以及车轮上胎压监测传感器12监测到的胎压均超出一级阈值，第一控制器16识别后，分别向车顶部内表面的纵向安全网单元34和警报器5传输信号；接收到第一控制器16的中的蜂鸣器报警，向车上乘客6发出车身危险的信号；接收到第一控制器16的数据，车顶纵向安全网单元34的纵向驱动电机3启动，纵向拦网32迅速下落至车厢站立板13，将乘客6的空间位移限制在有限范围内，从而避免车厢后座乘客6和站立区乘客6被抛甩至车厢前面区域，砸到前座乘客6或车内固体物甚至砸向车前挡风玻璃；车身持续下滑，沿行进方向的倾斜角达到纵向倾角二级阈值，第一控制器16识别后，向第四安全气囊单元18中的第二控制器20传输数据，第四安全气囊单元18中的气囊膜25从车尾底板向下弹出；第四安全气囊单元18中的气囊膜25从车底板弹出后，车头的车轮悬空，胎压数据低于胎压二级阈值，第一控制器16向第五安全气囊单元19中的第二控制器20传输信号，第五安全气囊单元19中的气囊膜25从车头向外弹出，填充在车头挡风玻璃与坑洞壁之间；公交车站立区乘客6呈下蹲姿势紧紧抓住其后方的纵向拦网32，乘客座椅40上的乘客背部紧贴座椅，双手撑住前排座椅后背上的抓手，双脚紧蹬在前方座椅脚上，以最大程度减少身体的位移。

2)后半车体下路面出现凹陷

如图5和图7所示，后半车体下路基出现塌陷使路面凹陷，引起两后轮下沉，车体产生向车尾方向滑进坑洞45的趋势，后半车体桁架上倾角传感器12监测到的纵向倾角和横向倾角以及车轮上胎压监测传感器12监测到的胎压均超出一级阈值，第一控制器16识别后，分别向车顶部内表面的纵向安全网单元34和警报器5传输信号；接收到第一控制器16的数据，警报器5中的蜂鸣器报警，向车上乘客6发出车身危险的信号；接收到第一控制器16的数据，车顶纵向驱动电机3启动，纵向拦网32迅速下落至车厢站立板13，将乘客6的空间位移限制在有限范围内，从而避免车厢站立区乘客6被抛甩至车厢后面区域，砸到后座乘客6或车内固体物甚至砸向车尾挡风玻璃；车身持续下滑，沿行进方向的倾斜角达到纵向倾角二级阈值，第一控制器16识别后，向第二安全气囊单元12中的第二控制器20传输数据，第二安全气囊单元12中的气囊膜25从车尾底板向下弹出；第二安全气囊单元12中的气囊膜从车底板弹出后，车尾的车轮悬空，胎压数据低于胎压二级阈值，第一控制器16向第一安全气囊单元11中的第二控制器20传输信号，第一安全气囊单元11中的气囊膜25从车尾向外弹出，填充在车尾挡风玻璃与坑洞壁之间；公交车站立区乘客6呈下蹲姿势抓附其前方的纵向拦网32，乘客座椅40上的乘客6紧握前排座椅后背上的抓手，双脚紧钩住前方座椅脚，以最大程度减少身体的位移。上身坐直或微向前弯使背部与乘客座椅40脱落，避免车尾撞击坑洞后壁伤害到背部。

当前半(后半)车体落入坑内，后半车体悬空在地面上方，从车头处的天窗2逃生。待车厢掉入坑内稳定后，本发明逃生装置的使用方法如下：

如图6所示，首先乘客座椅40上的乘客6解除安全带，车头(车尾)天窗下的乘客6按下天窗2的按钮打开车头和车尾的天窗2，放下车顶内表面壁挂式伸缩梯1，然后让一人缓慢爬上车顶，清除车顶天窗2周围的障碍物，避免障碍物滑落砸坏天窗边框9和车顶内表面壁挂式伸缩梯1；再启动车顶外表面壁挂式伸缩梯1，让车顶内外面壁挂式伸缩梯1衔接坑前路面46(坑后路面43)，先登上车顶的乘客6一边帮助后续人员爬出车厢一边组织登顶人员依次沿车顶外表面壁挂式伸缩梯1平稳爬上坑前路面46(坑后路面43)。站立区乘客6从前到后(或从后到前)依次拉动纵向拦网32的拉珠31使纵向拦网32重新收卷于纵向绕网筒4，解除拦网的防护后缓慢挪动到车头和车尾的天窗2逃生。整个过程车头、车尾和站立区乘客6必须同步跟进，以防车尾过重车头过空使得压在弹出的安全气囊44上的车头翘起(车头过重车尾过空，使得压在弹出的安全气囊44上的车尾翘起)。

3)整个车体下路面出现凹陷

整个车体下路基出现塌陷使路面凹陷，引起车身整体下沉，车体前后桁架上倾角传感器12监测到的横向倾角和纵向倾角以及车轮上胎压监测传感器12监测到的胎压均超出一级阈值，第一控制器16识别后，向警报器5、纵向安全网单元34和第三安全气囊单元14传输数据；接收到第一控制器16的数据，警报器5中的蜂鸣器报警，向车上乘客6发出车身危险的信号；第一控制器16向车顶纵向安全网单元34中的纵向驱动电机3发出启动信号，使得纵向驱动电机3启动，纵向驱动电机3驱动纵向绕网筒4转动，从而带动纵向拦网32落下至车厢站立板13，将乘客6的空间位移限制在有限范围内，避免车厢内乘客6倾倒挤压在车内固体物上；第三安全气囊单元14的气囊膜25弹出，填充在车身与坑洞壁之间；

车身持续下沉，车身纵向倾斜角或横向倾斜角达到二级阈值，第一控制器16识别后，分别向车尾、车头底板下的第二安全气囊单元11、第四安全气囊单元18中的第二控制器20传输数据，第二安全气囊单元11、第四安全气囊单元18中的气囊膜25弹出，填充在车底板与坑洞之间；同时，第一控制器16控制横向驱动电机42启动，横向驱动电机42驱动横向绕网筒36转动，从而带动横向拦网37落下至车厢站立板13，公交车站立区的乘客6呈下蹲姿势紧紧抓住其周围的横向拦网37，乘客座椅40上的乘客背部紧贴座椅，双手撑住前排座椅后背上的抓手，双脚紧蹬在前方座椅脚上，以最大程度减少身体的位移。

4)车体发生侧翻

车体因为超高、急转弯、侧滑、爆胎、路面塌陷等原因出现侧翻趋势，即将坠入路旁坑洞，左(右)侧胎压监测传感器17监测到的压强值小于二级阈值，或车身横向倾角传感器12监测到车身沿车体横向的倾斜角超过二级阈值，第一控制器16识别后，立即向警报器5、车顶下表面的横向安全网单元41和右(左)侧车窗下的第三安全气囊单元14中的第二控制器20传输信号；接收到第一控制器16发出的危险信号，车壁上警报器5中的蜂鸣器报警，向车内乘客6发出车身危险的信号，右(左)侧车身的第三安全气囊单元14弹出，车顶横向安全网单元41迅速降下横向拦网37至车厢站立板13，将车厢站人区域沿横向分隔成带状，使乘客6的空间位移限制在有限范围内，避免左(右)侧乘客6被抛甩砸到右(左)侧乘客6或车内固体物；公交车站立区乘客6呈下蹲姿势抓附其左(右)方的横向拦网37，乘客座椅40上的乘客6背部紧贴乘客座椅40，双手撑住前排乘客座椅40后背上的抓手，双脚紧蹬住前方座椅脚，以最大程度减少身体的位移。右(左)侧弹出的气囊能公交车横向倾斜倒在坑洞里，避免车身横卧，为乘客从车顶逃生天窗逃生留下空间。

车体侧翻倒在安全气囊上，车头和车尾的天窗2均可逃生。若车体向右侧翻倒在安全气囊上，首先前后天窗2下方乘客座椅40上的乘客6解除安全带，按下天窗按钮打开前后天窗2，放下车顶内表面壁挂式伸缩梯1，爬上车顶，再启动车顶外表面壁挂式伸缩梯1，让车顶外表面壁挂式伸缩梯1衔接坑洞45旁边路面，登顶乘客6踩着车顶外表面壁挂式伸缩梯1下到坑洞45旁边路面；接着车厢左侧乘客6拉动横向拦网37使横向拦网37重新收卷于横向绕网筒36，有序挪动到车头或车尾的天窗2；车厢右侧乘客6最后逃生。车厢内乘客6从中间往前后两端依次缓慢挪动到车头或车尾的天窗2逃生。整个过程车厢内人员应做到前后协调行动，以防压在安全气囊上的车体失衡。

本系统通过乘客手动开启天窗逃生而不采用天窗自动开启装置，原因在于当危险感应装置监测到车辆处于危险状态时，天窗自动开启装置接收第一控制器的数据，在车体因路面塌陷或侧翻坠坑的过程中，自动开启的天窗会对车内乘客造成巨大的安全隐患：落石等固体物由天窗掉入车厢砸伤乘客；路面坍塌引起的扬尘和水管爆裂的高压水经天窗进入车厢；天窗下乘客被甩出车厢；天窗变形堵塞出口降低逃生效率等。相比之下，车体坠坑待车身和周围环境稳定后，乘客手动开启天窗是一种安全高效的逃生措施。本发明中，外爆安全气囊将传统汽车内爆安全气囊保护乘客安全的被动性转为主动性，气囊能在车辆与坑洞撞击前弹出，增加了缓冲效果，不仅能加大对乘客的保护力度，而且能避免人员失踪，降低了伤亡人数以及车辆后期的维修成本。第一控制器与第二控制器及时对胎压监测传感器和车身倾角传感器实时监测的数据作出反馈，为公交车外爆安全气囊的有效弹出提供了保证，而不需要配备相应的碰撞预测系统。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统，该逃生系统安装在公交车上，其特征在于，包括第一控制器（16）、危险感应单元、安全气囊单元、横向安全网单元（41）和纵向安全网单元（34）；第一控制器（16）安装在车厢的底板内；

危险感应单元包括胎压监测传感器（17）和倾角传感器（12），胎压监测传感器（17）安装在轮胎上，倾角传感器（12）安装在公交车底盘上，所述倾角传感器（12）设有两个，两个倾角传感器（12）均安装在公交车底盘绗架上，分别用于测量车身横向倾斜角和纵向倾斜角；

纵向安全网单元（34）安装在公交车顶部下表面，包括纵向驱动电机（3）、纵向绕网筒（4）和缠绕在纵向绕网筒（4）上的纵向拦网（32）；

横向安全网单元（41）安装在公交车顶部下表面，包括横向驱动电机（42）、横向绕网筒（36）和缠绕在横向绕网筒（36）上的横向拦网（37）；

安全气囊单元包括第二控制器（20）、驱动电路（21）、点火器（22）、气体发生器（23）和气囊膜（25），驱动电路（21）与第二控制器（20）电连接，点火器（22）和气体发生器（23）设置在驱动电路（21）上，气体发生器（23）与气囊膜（25）连接；

胎压监测传感器（17）、倾角传感器（12）、纵向驱动电机（3）、横向驱动电机（42）和第二控制器（20）分别与第一控制器（16）电连接；

安全气囊单元设有若干个，分别为第一安全气囊单元（10）、第二安全气囊单元（11）、第三安全气囊单元（14）、第四安全气囊单元（18）和第五安全气囊单元（19）；第一安全气囊单元（10）安装在公交车发动机的侧边，第二安全气囊单元（11）安装在车尾的底盘上，第三安全气囊单元（14）安装在车身逃生窗下方，第四安全气囊单元（18）安装在车头的底盘上，第五安全气囊单元（19）安装在车头挡风玻璃下方；

对公交车进行倾斜试验，记录使车身滑动的纵向倾角a，使车身侧翻的横向倾角b，则纵向倾角一级阈值为0.2a，横向倾角一级阈值为0.1b，纵向倾角二级阈值为0.4a、横向倾角二级阈值为0.3b；公交车正常行驶时轮胎的压强为c，公交车正常行驶时的胎压一级阈值为0.9c，胎压二级阈值为0.7c；

当路面塌陷，公交车产生坠坑趋势时，实时监测的倾斜角数据超出纵向倾角一级阈值且胎压数据超出胎压一级阈值，第一控制器（16）向纵向驱动电机（3）发出启动信号，使得纵向驱动电机（3）启动，纵向驱动电机（3）驱动纵向绕网筒（4）转动，从而带动纵向拦网（32）落下；

当实时监测的纵向倾斜角数据高于纵向倾角二级阈值，第一控制器（16）向第二安全气囊单元（11）或第四安全气囊单元中的第二控制器（20）传输信号，控制第二安全气囊单元（11）中的气囊膜（25）从车尾底板向下弹出，或控制第四安全气囊单元（18）中的气囊膜（25）从车头底板向下弹出；

其中，所述气囊膜（25）为双层气囊膜；所述公交车逃生系统还包括天窗组件；天窗组件包括天窗（2），天窗（2）设有两个，两个天窗（2）分别安装在车头顶部和车尾顶部；天窗（2）包括天窗滑轨（27）和安装在天窗滑轨（27）上的天窗玻璃（26），所述天窗（2）的内侧和外表面均安装有壁挂式伸缩梯（1），外表面的壁挂式伸缩梯（1）可拉伸升至坑洞前后路面供乘客爬出坑洞。

2.根据权利要求1所述的用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统，其特征在于，气体发生器（23）中填充有氮气固态粒子（24）；

工作时，点火器（22）点火引燃气体发生器（23）中的氮气固态粒子（24），燃烧产生的气体冷却后使气囊膜（25）膨胀。

3.根据权利要求1所述的用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统，其特征在于，第一安全气囊单元（10）、第二安全气囊单元（11）、第三安全气囊单元（14）、第四安全气囊单元（18）和第五安全气囊单元（19）均为外爆式安全气囊。

4.根据权利要求1所述的用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统，其特征在于，所述胎压监测传感器（17）设有四个，分别安装在公交车的四个轮胎上气胎与轮毂的接触部位；

所述倾角传感器（12）设有两个，两个倾角传感器（12）均安装在公交车底盘绗架上，分别用于测量车身横向倾斜角和纵向倾斜角。

5.根据权利要求1所述的用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统，其特征在于，所述纵向拦网（32）和横向拦网（37）均是通过高强度合成纤维制备而成的方格网。

6.根据权利要求1所述的用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统，其特征在于，所述纵向安全网单元（34）和横向安全网单元（41）分别设有若干个；

所述公交车内设有乘客站立区域，乘客站立区域的车厢站立板（13）上开设有若干条拦网下划线。

7.根据权利要求1所述的用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统，其特征在于，所述公交车逃生系统还包括警报器（5），警报器（5）与第一控制器（16）电连接。

8.一种基于权利要求1~7任一项所述用于因路面塌陷或侧翻坠坑的公交车逃生系统的逃生方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）对公交车进行倾斜试验，记录使车身滑动的纵向倾角a，使车身侧翻的横向倾角b，则纵向倾角一级阈值为0.2a，横向倾角一级阈值为0.1b，纵向倾角二级阈值为0.4a、横向倾角二级阈值为0.3b；

公交车正常行驶时轮胎的压强为c，公交车正常行驶时的胎压一级阈值为0.9c，胎压二级阈值为0.7c；

步骤2）胎压监测传感器（17）将实时测得的胎压数据传输至第一控制器（16），倾角传感器（12）将实时的倾斜角数据传输至第一控制器（16）；

步骤3）第一控制器（16）根据预设的倾角一级阈值和胎压一级阈值，判断实时监测的倾斜角数据和胎压数据是否在安全范围内；

当路面塌陷，公交车产生坠坑趋势时，实时监测的倾斜角数据超出纵向倾角一级阈值且胎压数据超出胎压一级阈值，第一控制器（16）向纵向驱动电机（3）发出启动信号，使得纵向驱动电机（3）启动，纵向驱动电机（3）驱动纵向绕网筒（4）转动，从而带动纵向拦网（32）落下；

当实时监测的纵向倾斜角数据高于纵向倾角二级阈值，第一控制器（16）向第二安全气囊单元（11）或第四安全气囊单元中的第二控制器（20）传输信号，控制第二安全气囊单元（11）中的气囊膜（25）从车尾底板向下弹出，或控制第四安全气囊单元（18）中的气囊膜（25）从车头底板向下弹出；

第二安全气囊单元（11）或第四安全气囊单元（18）从车底板弹出后，车尾或车头的车轮悬空，胎压数据低于胎压二级阈值，第一控制器（16）向第一安全气囊单元（10）或第五安全气囊单元（19）中的第二控制器（20）传输信号，控制第一安全气囊单元（10）中的气囊膜（25）从车尾向外弹出，或控制第五安全气囊单元（19）中的气囊膜（25）从车头向外弹出；

步骤4）当车身出现侧翻趋势时，一侧轮胎的气压骤减，第一控制器（16）识别出胎压数据低于胎压二级阈值，向第三安全气囊单元（14）中的第二控制器（20）传输信号，控制第三安全气囊单元（14）中的气囊膜（25）从车身向外弹出；

当第一控制器（16）识别出车身横向倾斜角超过二级阈值时，控制横向驱动电机（42）启动，带动横向绕网筒（36）转动，使横向拦网（37）落下，对公交车上站立的乘客（6）进行防护。

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