趙福磊，文昊，李亞鵬

( 長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西西安710064)

0 引言

在交通事故中，汽車發(fā)生碰撞將會(huì)引起燃燒，乘客逃離不及時(shí)或沒(méi)有機(jī)會(huì)逃離，最終導(dǎo)致死亡人數(shù)增加，因此，在事故突發(fā)時(shí)增加逃生機(jī)會(huì)顯得尤其重要。然而，目前當(dāng)車禍發(fā)生時(shí)，特別是客車，人多擁擠車門空間狹小，導(dǎo)致了延誤逃生的最佳時(shí)間。因此增加逃生出口就顯得尤其重要。客車車窗比較大，適合作逃生出口，因此設(shè)計(jì)一種裝置使得車載玻璃在發(fā)生車禍時(shí)主動(dòng)破碎，增加逃生出口，是非常必要的。

1 客車安全技術(shù)背景

汽車經(jīng)過(guò)100 多年的發(fā)展成為當(dāng)今社會(huì)最普遍、最常用的出行工具，同時(shí)汽車對(duì)人和對(duì)社會(huì)造成的傷害及經(jīng)濟(jì)損失也是所有交通工具中最嚴(yán)重的，據(jù)估計(jì)全世界每年約有120 萬(wàn)人死于汽車交通事故中，受害者多達(dá)5 000 萬(wàn)人，因此汽車的安全技術(shù)一直是車企和社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題［1］。

隨著高科技的發(fā)展各種安全技術(shù)廣泛地用于汽車上，汽車的安全性可以分為主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性兩大類，主動(dòng)安全性指汽車避免發(fā)生意外事故的能力，主動(dòng)安全技術(shù)如剎車防抱死系統(tǒng) (ABS)、牽引力控制系統(tǒng) (TCS)、電子穩(wěn)定裝置(ESP)、動(dòng)力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等［2］。被動(dòng)安全性指汽車發(fā)生事故后對(duì)乘員進(jìn)行有效保護(hù)的能力，如安全帶、安全氣囊、安全座椅、安全玻璃等等［3］。隨著人們對(duì)汽車性能要求的提高，汽車在安全方面也存在廣闊的發(fā)展前景。

2 車載安全玻璃緊急微爆技術(shù)

車載安全玻璃緊急微爆技術(shù)可用于客車或七座以上的車上，在汽車發(fā)生車禍時(shí)依靠傳感器信號(hào)引爆微爆單元，使車窗成為逃生出口，增加乘客的逃生機(jī)會(huì)。

2.1 安全玻璃微爆技術(shù)背景

目前，大部分客車都是密封式車廂，僅有狹小的車門作為通道，在客車發(fā)生碰撞或著火時(shí)，乘客本能地涌到車門，造成擁擠，大大延長(zhǎng)了逃離時(shí)間。然而，客車車窗比較大，可作逃生出口，但是由于長(zhǎng)時(shí)間忽視對(duì)安全錘的管理，導(dǎo)致安全錘丟失，或因由于時(shí)間緊張，會(huì)發(fā)生爭(zhēng)搶安全錘，甚至?xí)l(fā)生在緊急情況下不能正確使用安全錘擊破安全玻璃的現(xiàn)象。并且車載安全玻璃都是在車輛發(fā)生意外后由人工敲碎。因此，若安全玻璃在發(fā)生車禍時(shí)能自動(dòng)破碎，那么將會(huì)延長(zhǎng)逃生時(shí)間，增加乘客的逃生出口。從而有效地增加受害者的逃生幾率，降低在事故中的死亡人數(shù)。

2.2 玻璃微爆裝置

車載安全玻璃緊急微爆裝置由兩部分組成。一部分是玻璃微爆單元，另一部分是微爆控制單元。

車載安全玻璃緊急微爆裝置，利用碰撞傳感器、燃油溫度傳感器，對(duì)車輛的加速度和油溫的變化進(jìn)行檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)傳給主控裝置。在單片機(jī)內(nèi)，將采集的信號(hào)與設(shè)定的安全值作比較，進(jìn)而可以判斷是否啟用微爆單元。若比較的結(jié)果大于安全值，則開(kāi)啟微爆單元，使得車窗玻璃的四角爆裂。因?yàn)檐囉貌ＡФ际前踩Ａ?，即使爆裂，也不?huì)對(duì)人身造成傷害，并且可使得車內(nèi)人員較安全地通過(guò)車窗逃生。若比較的結(jié)果小于安全值，則不啟用微爆單元。并且可在主控裝置中設(shè)置一個(gè)儲(chǔ)存器，將車輛所有碰撞時(shí)的速度信息保存，以便對(duì)事故處理時(shí)的調(diào)查取證提供有力數(shù)據(jù)。

也可以使微爆單元與安全氣囊控制系統(tǒng)相連接，在安全氣囊打開(kāi)的同時(shí)，微爆單元被啟用。同時(shí)即使安全氣囊因故障沒(méi)有打開(kāi)，微爆單元也可以依靠自己的控制單元進(jìn)行工作。這樣就可以組成一個(gè)安全保護(hù)逃生系統(tǒng)。

車載安全玻璃緊急微爆裝置的實(shí)物模型如圖1 所示。4 個(gè)微爆單元分別封裝于玻璃的4 個(gè)角內(nèi)，如圖1 中的4 個(gè)黑色三角。每個(gè)微爆單元都有三根引線，即一根電源線、兩根控制線。為了防止整體失效，各微爆單元采用并聯(lián)方式連接。

微爆控制單元主要由碰撞傳感器、燃料溫度傳感器、STC89C51 單片機(jī)、信息存儲(chǔ)器等組成，其中碰撞傳感器可以與安全氣囊的碰撞傳感器共用。微爆單元可以與安全氣囊的主控制單元相連，對(duì)微爆單元實(shí)行微爆控制單元與安全氣囊主控制單元雙控制措施。微爆單元采用電容(5 V、100 μF)、三極管、線路板等(如圖2 所示)。電容在電路中反接，當(dāng)電路中通電時(shí)，電容在短時(shí)間內(nèi)可發(fā)生膨脹，從而使得安全玻璃四角破裂，進(jìn)而采取較小的人力就可以使得整塊安全玻璃破碎。

其工作原理是： 碰撞傳感器和燃油溫度傳感器感知車輛的降速比例和燃油溫度信息; 微爆控制單元接受這些信息，并判斷是否啟用微爆單元; 當(dāng)車輛的降速比或燃油溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，微爆單元接受來(lái)自控制單元的信號(hào)，將車窗玻璃四角擊裂或擊碎，當(dāng)車輛發(fā)生碰撞或燃料溫度達(dá)到了燃料燃燒溫度時(shí)，碰撞傳感器、燃料溫度傳感器向主控制裝置輸入信號(hào)。主控制裝置的單片機(jī)將得到的信號(hào)值與安全值作比較。若信號(hào)值比安全值大，則主控制裝置向微爆裝置發(fā)出信號(hào)。微爆裝置電路中的控制端(如圖2 所示) 有信號(hào)輸入，使得三極管導(dǎo)通，整個(gè)電路通電。因?yàn)殡娙菔欠唇拥诫娐分校栽趲酌腌姷臅r(shí)間內(nèi)電容將會(huì)膨脹。從而使得安全玻璃破裂。之后就可以使用較小的人力將整個(gè)玻璃擊碎，車內(nèi)乘客就可以通過(guò)車窗逃生。若信號(hào)值比安全值小，則主控制裝置不向微爆裝置發(fā)出信號(hào)。避免因微小碰撞或假信號(hào)，造成維修成本升高。

如圖2 所示，微爆主控制裝置可以外接一個(gè)儲(chǔ)存器，用來(lái)記錄碰撞及燃料溫度信號(hào)，為以后的事故責(zé)任認(rèn)定提供有力的數(shù)據(jù)證據(jù)。

微爆單元的電路圖如圖2 所示，微爆單元電路中的電源VCC 端，始終通電，但因控制端沒(méi)有信號(hào)輸入，整個(gè)電路是斷路的。一旦控制端有信號(hào)輸入，三極管(S9018) G1、G2、G3、G4導(dǎo)通，整個(gè)電路形成通路。又因電容C1、C2、C3、C4反接到電路中，所以在幾秒內(nèi)可以發(fā)生膨脹，并且擊破安全玻璃［4］。

3 應(yīng)用前景

汽車的節(jié)能和安全是當(dāng)前國(guó)際汽車高新技術(shù)發(fā)展的兩大主題，先進(jìn)安全汽車技術(shù)的研究成了汽車安全技術(shù)的核心任務(wù)［5］。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車安全系統(tǒng)越來(lái)越向著智能化、集成化邁進(jìn)，而車載微爆裝置將玻璃破碎和其他的安全技術(shù)集成在一塊依靠電子控制，不僅提高了安全裝置的可靠性，而且也大大降低了生產(chǎn)成本。

【1】杜愛(ài)民.汽車安全技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)［J］.汽車與配件，2012(3) ：26-27.

【2】劉福全.汽車安全控制新技術(shù)［J］. 交通科技與經(jīng)濟(jì)，2008(4) ：62-63.

【3】喬維高.汽車被動(dòng)安全研究現(xiàn)狀與發(fā)展［J］. 汽車科技，2008(4) ：1-4.

【4】蹇小平，麻友良.汽車電器與電子技術(shù)［M］. 北京： 人民交通出版社，2006：103-126.

【5】NAGAI Masao.基于先進(jìn)控制技術(shù)的車輛主動(dòng)安全領(lǐng)域研究展望［J］.汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào)，2010(1) ：14-22.