本發(fā)明涉及客車(chē)安全性防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種客車(chē)高效防側(cè)翻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)安全性的關(guān)注度越來(lái)越高，而客車(chē)作為現(xiàn)代社會(huì)的主要公共交通工具，其安全性更加受到人們的重視。在所有交通事故中，客車(chē)側(cè)翻往往導(dǎo)致重大傷亡，屬重大交通事故，因此，提高客車(chē)抗側(cè)翻能力，確保側(cè)翻事故中乘客生命安全已成為一個(gè)非常重要的課題。目前，歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(economiccommissionforeurope，ece)制定了客車(chē)側(cè)翻法規(guī)(ecer66)并強(qiáng)制執(zhí)行。而我國(guó)參考ecer66法規(guī)，制定了《客車(chē)上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的規(guī)定》(gb/t17578-1998)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以提高我國(guó)的客車(chē)技術(shù)水平。針對(duì)相應(yīng)的法規(guī)要求，國(guó)內(nèi)外普遍采用的方式均集中在對(duì)側(cè)翻時(shí)頂蓋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及保證乘員生存空間的車(chē)身結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)與改進(jìn)研究，通過(guò)增加車(chē)身骨架截面尺寸、增加截面厚度、在側(cè)圍內(nèi)外部貼加強(qiáng)筋或者調(diào)整局部接頭連接形式等方式實(shí)現(xiàn)。上述方案不僅增加了車(chē)身結(jié)構(gòu)自重，而且對(duì)于客車(chē)側(cè)翻安全性也沒(méi)有顯著的提高，這就使得車(chē)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常行駛時(shí)的使用強(qiáng)度，不利于節(jié)能減排和車(chē)身輕量化的設(shè)計(jì)。由于傳統(tǒng)客車(chē)的結(jié)構(gòu)形式所限，在側(cè)圍外部不能增加吸能結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決客車(chē)側(cè)翻過(guò)程中，客車(chē)側(cè)圍無(wú)法設(shè)計(jì)有效的吸能結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，本發(fā)明是在現(xiàn)有的歐洲ecer66法規(guī)要求基礎(chǔ)上提出的一種客車(chē)高效防側(cè)翻系統(tǒng)，致力于在不改變?cè)?chē)身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加活動(dòng)式吸能機(jī)構(gòu)來(lái)提高客車(chē)側(cè)翻安全性以實(shí)現(xiàn)車(chē)身輕量化設(shè)計(jì)。

考慮到客車(chē)行李艙門(mén)是可以開(kāi)啟的(見(jiàn)附圖7)，而且車(chē)身左、右側(cè)各有數(shù)目不等的艙門(mén)，因此利用客車(chē)從側(cè)翻臨界位置到車(chē)身與地面碰撞的這段時(shí)間通過(guò)主動(dòng)彈出這些艙門(mén)，以提高客車(chē)側(cè)翻安全性，實(shí)現(xiàn)對(duì)乘員的保護(hù)。

本發(fā)明客車(chē)側(cè)翻安全防護(hù)方法，是在客車(chē)發(fā)生側(cè)翻時(shí)主動(dòng)彈開(kāi)行李艙門(mén)機(jī)構(gòu)，使其先于車(chē)身與地面發(fā)生碰撞，通過(guò)行李艙門(mén)自身機(jī)構(gòu)的碰撞變形提前吸收一部分撞擊能量，以實(shí)現(xiàn)減小車(chē)身結(jié)構(gòu)變形，保護(hù)乘員生存空間的作用；其具體實(shí)現(xiàn)方式如下：

通過(guò)控制器接收來(lái)自駐車(chē)制動(dòng)器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的信號(hào)，當(dāng)車(chē)輛在行駛狀態(tài)時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)給彈出機(jī)構(gòu)的兩位兩通電磁閥使其處于封閉狀態(tài)，以確保彈出裝置的密封性能。再由車(chē)體重心位置處的傾角傳感器感知車(chē)身的傾斜角度，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的臨界角度時(shí)通過(guò)控制器輸出控制信號(hào)對(duì)設(shè)置在行李艙門(mén)與車(chē)身間的艙門(mén)彈出機(jī)構(gòu)發(fā)出指令打開(kāi)行李艙門(mén)，先于車(chē)身觸地的行李艙門(mén)，通過(guò)車(chē)身腰梁下立柱、與車(chē)身腰梁下立柱鉸連的艙門(mén)立柱、兩端分別鉸連于車(chē)身腰梁下立柱和艙門(mén)立柱上的折疊式拉桿組成的三角形結(jié)構(gòu)即可緩沖和減少車(chē)身結(jié)構(gòu)的觸地變形。

為實(shí)現(xiàn)上述方法的一種客車(chē)高效防側(cè)翻系統(tǒng)，由設(shè)置在客車(chē)兩側(cè)底部行李艙門(mén)上的可使艙門(mén)迅速展開(kāi)的彈出機(jī)構(gòu)、設(shè)置在駐車(chē)制動(dòng)器處的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、設(shè)置在車(chē)體重心位置的傾角傳感器和控制器構(gòu)成；所述的彈出機(jī)構(gòu)包括底端鉸連在行李艙地板橫梁上的氣缸和桿端鉸連在艙門(mén)立柱上的活塞以及氣缸外部的電磁閥組件和設(shè)置在氣缸內(nèi)腔底部的氣體發(fā)生器；所述的控制器由控制單元、兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入接口和兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出接口組成，所述的駐車(chē)制動(dòng)器處的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制器的一個(gè)信號(hào)輸入端口相連，所述的傾角傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制器的另一個(gè)信號(hào)輸入端口相連，車(chē)身左側(cè)和右側(cè)的氣缸內(nèi)腔底部的氣體發(fā)生器分別通過(guò)點(diǎn)火引線與控制器的一個(gè)信號(hào)輸出端口相連，所述的電磁閥組件由一個(gè)兩位兩通的電磁閥和兩個(gè)并聯(lián)的單向閥串聯(lián)而成，兩位兩通電磁閥通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制器的另一個(gè)信號(hào)輸出端口相連接。

本發(fā)明客車(chē)高效防側(cè)翻系統(tǒng)，通過(guò)控制器接收來(lái)自駐車(chē)制動(dòng)器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的信號(hào)，當(dāng)車(chē)輛在行駛狀態(tài)時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)給彈出機(jī)構(gòu)的兩位兩通電磁閥使其處于封閉狀態(tài)，以確保彈出裝置的密封性能。在客車(chē)側(cè)翻時(shí)通過(guò)傾角傳感器感應(yīng)側(cè)傾角度，并將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給控制器，當(dāng)側(cè)傾角度超過(guò)客車(chē)側(cè)翻臨界角后(此時(shí)客車(chē)一定發(fā)生側(cè)翻)，由控制器發(fā)出指令使點(diǎn)火引線開(kāi)始點(diǎn)火，引燃側(cè)翻側(cè)的氣體發(fā)生器，使其迅速產(chǎn)生氣體，并推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，活塞推動(dòng)艙門(mén)立柱運(yùn)動(dòng)，使得艙門(mén)以艙門(mén)立柱與車(chē)身腰梁下立柱之間的鉸接點(diǎn)為軸向外打開(kāi)，由于艙門(mén)立柱的運(yùn)動(dòng)，而帶動(dòng)折疊式拉桿迅速展開(kāi)，最終艙門(mén)立柱與腰梁下立柱之間展開(kāi)為一個(gè)鈍角(120～150之間)，折疊式拉桿展開(kāi)為一條直線。此時(shí)，由艙門(mén)立柱、腰梁下立柱、折疊式拉桿組成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)，并先于車(chē)身與地面發(fā)生碰撞，通過(guò)自身結(jié)構(gòu)變形吸收大量能量，減小車(chē)身碰撞能量，實(shí)現(xiàn)保護(hù)生存空間。

本發(fā)明能更好的利用車(chē)身現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，通過(guò)主動(dòng)方式提升客車(chē)抗側(cè)翻性能。利用客車(chē)側(cè)面現(xiàn)有的艙門(mén)結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其在客車(chē)發(fā)生側(cè)翻時(shí)主動(dòng)彈出艙門(mén)機(jī)構(gòu)，并先于車(chē)身與地面發(fā)生碰撞，通過(guò)自身結(jié)構(gòu)變形替車(chē)身結(jié)構(gòu)吸收能量，起到減小車(chē)身結(jié)構(gòu)變形，保護(hù)乘員生存空間的作用，并在艙門(mén)正常使用時(shí)(停車(chē)狀態(tài))，仍然能使艙門(mén)自由開(kāi)啟和關(guān)閉。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明客車(chē)行李艙門(mén)結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2是圖1的側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明客車(chē)高效防側(cè)翻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的控制流程圖；

圖5是圖3中所示的彈出機(jī)構(gòu)示意圖；

圖6是當(dāng)客車(chē)側(cè)翻時(shí)本發(fā)明裝置展開(kāi)過(guò)程示意圖；

圖7是一般客車(chē)行李艙門(mén)分布示意圖；

圖8是裝有本發(fā)明的客車(chē)側(cè)翻過(guò)程示意圖；

圖9是未采用本發(fā)明碰撞后的仿真結(jié)果示意圖；

圖10是采用了本發(fā)明碰撞的仿真結(jié)果示意圖；

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1、2所示，圖中：1為車(chē)身腰梁下立柱、2為艙門(mén)立柱、3為折疊式拉桿、4為艙門(mén)橫梁、5為鉸鏈；本發(fā)明客車(chē)高效防側(cè)翻系統(tǒng)，是在客車(chē)發(fā)生側(cè)翻時(shí)主動(dòng)彈開(kāi)行李艙門(mén)機(jī)構(gòu)，使其先于車(chē)身與地面發(fā)生碰撞，通過(guò)行李艙門(mén)自身機(jī)構(gòu)的碰撞變形替車(chē)身結(jié)構(gòu)吸收撞擊能量，以實(shí)現(xiàn)減小車(chē)身結(jié)構(gòu)變形，保護(hù)乘員生存空間的作用：其具體實(shí)現(xiàn)方式如下：由控制器7接收駐車(chē)制動(dòng)器處的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的信號(hào)，當(dāng)車(chē)輛行駛時(shí)，控制器關(guān)閉位于彈出氣缸外部的兩位兩通電磁閥17，確保氣缸的密封性。在客車(chē)側(cè)翻時(shí)，由設(shè)置在客車(chē)重心位置的傾角傳感器6感知車(chē)身的傾斜角度，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的臨界角度時(shí)通過(guò)控制器7對(duì)設(shè)置在行李艙門(mén)與車(chē)身間的艙門(mén)彈出機(jī)構(gòu)發(fā)出指令打開(kāi)行李艙門(mén)，先于車(chē)身觸地的行李艙門(mén)，通過(guò)車(chē)身腰梁下立柱1、與車(chē)身腰梁下立柱鉸連的艙門(mén)立柱2、兩端分別鉸連于車(chē)身腰梁下立柱和艙門(mén)立柱上的折疊式拉桿3組成的三角形結(jié)構(gòu)即可緩沖和減少車(chē)身結(jié)構(gòu)的觸地變形。

為了解決客車(chē)側(cè)翻安全性與輕量化設(shè)計(jì)之間的矛盾，能更好的利用車(chē)身現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，通過(guò)主動(dòng)方式提升客車(chē)抗側(cè)翻性能。本發(fā)明利用客車(chē)側(cè)面現(xiàn)有的艙門(mén)結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其在客車(chē)發(fā)生側(cè)翻時(shí)主動(dòng)彈出艙門(mén)機(jī)構(gòu)，并先于車(chē)身與地面發(fā)生碰撞，通過(guò)自身結(jié)構(gòu)變形替車(chē)身結(jié)構(gòu)吸收能量，起到減小車(chē)身結(jié)構(gòu)變形，保護(hù)乘員生存空間的作用。

參照?qǐng)D3至5，圖中，6為傾角傳感器、7為控制器、8為數(shù)據(jù)線、9為彈出機(jī)構(gòu)總成、10為氣體發(fā)生器點(diǎn)火引線、11為氣體發(fā)生器總成、12為氣缸、13為活塞、14為鉸鏈座a、15為鉸鏈座b、16為控制器數(shù)據(jù)輸出線、17為兩位兩通電磁閥、18為氣壓?jiǎn)蜗蜷ya、19為氣壓?jiǎn)蜗蜷yb；

一種實(shí)現(xiàn)上述方法的客車(chē)高效防側(cè)翻系統(tǒng)，由設(shè)置在客車(chē)兩側(cè)底部行李艙門(mén)上的可使艙門(mén)迅速展開(kāi)的彈出機(jī)構(gòu)、設(shè)置在駐車(chē)制動(dòng)器處的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、設(shè)置在車(chē)體重心位置的傾角傳感器6和控制器7構(gòu)成；所述的彈出機(jī)構(gòu)包括底端鉸連在行李艙地板橫梁上的氣缸12和桿端鉸連在艙門(mén)立柱2上的活塞13以及氣缸外部的電磁閥組件和設(shè)置在氣缸內(nèi)腔底部的氣體發(fā)生器11。所述的控制器7由控制單元、兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入接口和兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出接口組成，所述的駐車(chē)制動(dòng)器處的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)通過(guò)數(shù)據(jù)線8與控制器的一個(gè)信號(hào)輸入端口相連，所述的傾角傳感器6通過(guò)數(shù)據(jù)線8與控制器的另一個(gè)信號(hào)輸入端口相連，車(chē)身左側(cè)和右側(cè)的氣缸內(nèi)腔底部的氣體發(fā)生器11分別通過(guò)點(diǎn)火引線10與控制器的一個(gè)信號(hào)輸出端口相連，電磁閥組件由一個(gè)兩位兩通的電磁閥17和兩個(gè)并聯(lián)的單向閥18、19串聯(lián)而成，所述的兩位兩通電磁閥17通過(guò)數(shù)據(jù)線16與控制器的另一個(gè)信號(hào)輸出端口相連接。

艙門(mén)拉桿機(jī)構(gòu)可以設(shè)計(jì)為多種展開(kāi)形式：多段折疊式、收縮式、套筒拉伸式等。具體形式根據(jù)具體車(chē)型車(chē)身結(jié)構(gòu)形式及側(cè)翻安全需求進(jìn)行安裝匹配。

艙門(mén)拉桿機(jī)構(gòu)可設(shè)計(jì)為拉伸吸能元件。在側(cè)翻過(guò)程中，艙門(mén)被彈出后，艙門(mén)為受彎趨勢(shì)，而艙門(mén)拉桿為受拉趨勢(shì)，故將艙門(mén)拉桿設(shè)計(jì)為拉伸吸能元件有助于多吸收能量，減少車(chē)身本體的碰撞能量，提高客車(chē)側(cè)翻安全性。

本發(fā)明通過(guò)控制器7感應(yīng)來(lái)自駐車(chē)手動(dòng)剎車(chē)處設(shè)置的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)，當(dāng)駐車(chē)制動(dòng)器為非使用狀態(tài)時(shí)(即客車(chē)為行駛狀態(tài))，控制器7輸出控制信號(hào)給彈出機(jī)構(gòu)的兩位兩通電磁閥17使其處于封閉狀態(tài)，以確保彈出裝置氣缸的密封性能。當(dāng)駐車(chē)制動(dòng)器為使用狀態(tài)時(shí)(即為客車(chē)駐車(chē)狀態(tài))，控制器7通過(guò)數(shù)據(jù)引線8輸出信號(hào)使兩位兩通電磁閥17處于開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)需要打開(kāi)艙門(mén)時(shí)，即活塞向外運(yùn)動(dòng)，此時(shí)單向氣壓閥a18鎖止，空氣通過(guò)單向氣壓閥b19進(jìn)入氣缸內(nèi)；同樣的，在關(guān)閉艙門(mén)時(shí)，即活塞向氣缸內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩位兩通電磁閥17仍處于開(kāi)啟狀態(tài)，單向氣壓閥b19鎖止，氣缸內(nèi)的空氣通過(guò)單向氣壓閥a18流向外界。

在客車(chē)側(cè)翻時(shí)通過(guò)傾角傳感器6感應(yīng)側(cè)傾角度，并將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給控制器7，當(dāng)側(cè)傾角度超過(guò)客車(chē)側(cè)翻臨界角后(此時(shí)客車(chē)一定發(fā)生側(cè)翻)，由控制器7判斷側(cè)翻方向，并發(fā)出指令使側(cè)翻側(cè)氣體發(fā)生器11點(diǎn)火并迅速產(chǎn)生氣體，推動(dòng)活塞13運(yùn)動(dòng)，活塞13推動(dòng)艙門(mén)立柱運(yùn)動(dòng)，使得艙門(mén)以艙門(mén)立柱2與車(chē)身腰梁下立柱1之間的鉸接點(diǎn)為軸向外打開(kāi)，由于艙門(mén)立柱2的運(yùn)動(dòng)，而帶動(dòng)折疊式拉桿3迅速展開(kāi)，最終艙門(mén)立柱與腰梁下立柱之間展開(kāi)為一個(gè)鈍角(120～150之間)，折疊式拉桿展開(kāi)為一條直線，展開(kāi)過(guò)程如附圖6所示。此時(shí)，由艙門(mén)立柱2、腰梁下立柱1、折疊式拉桿3組成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)，并先于車(chē)身與地面發(fā)生碰撞，通過(guò)自身結(jié)構(gòu)變形吸收大量能量，減小車(chē)身碰撞能量，保護(hù)生存空間。

裝有本裝置的客車(chē)側(cè)翻過(guò)程如附圖8所示。為了驗(yàn)證本發(fā)明的有效性，本發(fā)明人以某款客車(chē)為例，建立標(biāo)準(zhǔn)車(chē)身段有限元模型，按照ecer66法規(guī)的要求進(jìn)行側(cè)翻仿真分析。同時(shí)建立裝有彈出式艙門(mén)保護(hù)機(jī)構(gòu)的車(chē)身段有限元模型和不安裝本發(fā)明的車(chē)身段有限元模型。利用ls-dyna軟件進(jìn)行仿真分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)本發(fā)明提升客車(chē)側(cè)翻安全性的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如附圖9、10所示。附圖9為未采用本裝置直接碰撞的仿真結(jié)果(其中車(chē)身結(jié)構(gòu)內(nèi)的梯形為法規(guī)要求的生存空間)，窗立柱已經(jīng)侵入生存空間，未能通過(guò)法規(guī)，附圖10為采用了本裝置后的碰撞仿真結(jié)果，窗立柱離生存空間仍有一定的距離，可以通過(guò)法規(guī)。通過(guò)結(jié)果對(duì)比可以明顯地看出本發(fā)明能夠有效地提高客車(chē)側(cè)翻安全性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、同等替換和改進(jìn)等，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。