基本信息
- 项目名称：
- 车用智能安全锤
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 现代公交车体积庞大，时有发生火灾等事故，因钢化玻璃窗紧闭而导致乘客无法逃生的情况。本课题开发一套公交智能安全锤样机系统，系统应用了传感器技术、气动控制与机械结构，并采用烟雾传感报警与手动传感控制安全锤的双保险形式，实现锤头的自动冲击，使钢化玻璃破碎。实验结果表明，样机击碎钢化玻璃速度快，效果好，进一步完善此装置可实现在公交车上救援逃生之用。
- 详细介绍：
- 智能安全锤装置主要由三部分组成：控制部分，动力部分和执行部分。控制部分由一个烟雾传感器，一个开关和一个两位五通换向阀组成。烟雾传感器检测车内烟雾浓度（其中额定浓度有两个阈值，一大一小）。当车内烟雾浓度较低达到较小阈值时（比如有人吸烟），传感器发出警报，司机提醒乘客不要吸烟，如果火势较小，司机可自行将火扑灭；当烟雾浓度很大且达到或超过较大阈值时，安全锤将自动击出敲碎车窗，帮助乘客转移。当发生车辆落水等非火灾事故时，司机可启动安装在驾驶座边的应急开关，同样也可击碎车窗玻璃逃生，两重设计可起到双保险的作用，将伤亡损失降到最低。 现有车载安全锤的正确用法是：遇到紧急情况时，把尖尖的锤尖用力敲打玻璃，砸玻璃的四角比较容易破碎，钢化玻璃会从被敲击的这个点向四周裂开，像蜘蛛网一样，这时再用脚把玻璃踹掉，人就可以逃生了。但往往很少有人知道安全锤的正确使用方法，或者敲击力道不够，或者敲击位置不准确，这就在极大程度上浪费了宝贵的逃生时机。而本装置则可以完全解决此类问题。该装置可在第一时间到达玻璃最易被击碎的位置，并以准确的力量将玻璃击碎，为乘客提供逃生机会。（
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- （1）发明的目的：随着无碳生活理念的提出，社会各界号召人们少开私家车，尽量以公交车作为代步工具。然而，公交车的安全隐患却成为一个不可忽视的问题。为了在公交车发生突发事故时使乘客及时逃生，最大程度降低事故危害，现团队设计车用智能安全锤。（2）基本思路：安全锤工作时，烟雾传感器实时监测车厢内烟雾浓度。一旦浓度达到预设的阈值，传感器立即向电磁阀发送电信号，然后电磁阀控制气缸中的活塞杆快速冲出，通过活塞杆上的锤头击碎玻璃，为乘客提供逃生通道。（3）创新点：现有公交车虽然都配有安全锤，但事实表明，由于种种主观原因，有些火灾现场这种手动安全锤未能为乘客打开逃生通道，造成无法挽回的损失。采用智能安全锤则可在火灾来临时自动击碎车窗，帮助车上人员及时转移，因此消除了主观影响因素。（4）技术关键： 首先，要想利用气缸的冲击力击碎钢化玻璃，必须理论联系实际，即在现有理论指导下进行大量冲击试验，对试验数据进行分析处理，据此确定结构参数的最优值。其次，活塞杆端部的锤头既要有足够硬度，又要有合理的形状，因此需要经过特殊处理并选择合适的加工方法才能达到理想效果。再次，传感器与电磁阀之间电信号的匹配问题也是关键因素之一，只有使传感器输出信号和电磁阀输入信号的各项指标完全匹配，智能安全锤才可正常工作。（5）主要技术指标：气泵压力0.8MPa；气缸缸径20mm；钢化玻璃抗压强度极限880-930MPa；气缸活塞杆头部与玻璃有效接触部分的截面积直径0.5mm。
科学性、先进性
- 目前，国内公交车都配有安全锤，但是弊端较多，譬如安全锤容易丢失，乘客使用观念不强且在某些情况下乘客误判砸碎车窗跳车，导致车主和乘客纠纷等。另外，使用安全锤砸碎车窗玻璃费时费力，可能延误最佳逃生时机，增大乘客的受伤风险。 车用智能安全锤的开发，提升了公交车逃生装置的智能性、快捷性、可靠性。首先，该装置将传感器技术、气动控制与机械结构有机结合，使击碎车窗的执行机构不再靠单一的人工控制，实现了智能化。其次，采用较高灵敏度和分辨率的烟雾报警器，大大提高了判断的准确性、快捷性及可靠性，这也是仅靠人的感官判断所不具备的一大优点。此外，该装置结构简单，成本不高，操作方便，市场潜力大。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品在2010年浙江省机械设计大赛中荣获三等奖。
作品所处阶段
- （A）A．实验室阶段 B．中试阶段 C．生产阶段 D． （自填）
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- ■实物、产品 □模型 □图纸 □磁盘 □现场演示 □图片 □录像 □样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 当公交车发生火灾时，人们往往只会本能地从车门转移，这会造成不必要的伤害。车用智能安全锤则可在此类情况下自动击碎玻璃，帮助车内人员从车窗逃生。 具体工作过程如下，烟雾传感器把检测到的烟雾浓度与两个大小不同的阈值进行比较。当烟雾浓度较低但达到较小阈值时（比如有人吸烟或者火势较小），传感器将发出警报，警报发出后司机提醒乘客不要吸烟，或者司机自行将火扑灭；当烟雾浓度达到较大的阈值时，传感器将发出信号控制安全锤击碎车窗玻璃，为车内人员提供逃生通道。 当公交车在遇到落水等重大事故时，司机可以启动装在驾驶座旁的应急开关，控制换向阀换向，使气缸工进，达到击碎玻璃使乘客逃生的目的。 这样的双保险使车用智能安全锤完全可以代替现有的安全锤，为乘客的生命安全提供一份更可靠的保障。
同类课题研究水平概述
- 现阶段，我国绝大多数城市的公交车侧窗仍以金属框式推拉窗为主，近年来，一些经济条件较好的城市开始采用粘接式内置推拉窗或全封闭式粘接侧窗，例如成都公交事故中的空调客车便采用了最后一种侧窗结构。侧窗作为应急出口可采用两种处理方式：“加装迅速开启的装置”或“装备破窗用安全锤”。与国外相比，我国采用侧窗能迅速开启装置的公交车辆少之又少，应急窗仍主要采用安全锤作为逃生手段。破窗时，只要利用安全锤或尖锐物品(钥匙、手表、皮带扣等)击打钢化玻璃的边角处，玻璃便会碎成颗粒状，不会像普通玻璃那样危险。但在实际中，客车安全锤往往因容易丢失而普遍存在配备不全的现象。据报道，2008年“5•5”公交爆燃事故后，上海公交公司重新补充了空调车内缺失的逃生锤，然而令人遗憾的是，如今那批添配的逃生锤已丢失大半。江苏畅通车业发展有限公司发明一种结构简单的车用防盗安全锤，以解决上述不足。该产品在锤体底座安装一牵引绳卷扬机构，牵引绳一端固定在支架上，另一端与锤体相连。所以，即便安全锤离开支架，也会因牵引绳的作用防止出现遗失或被盗的现象发生。虽然在成本上比一般安全锤稍高，但相对于丢失过半的普通安全锤来说，从长远来看还是非常值得的。有些城市在公交车上加装链环或钢丝绳, 在保留足够使用长度的同时将安全锤与车体间接固定, 避免人为丢失。 参考资料发现一种国外创意安全锤，取用都很方便。所谓创意安全锤就是一个为了防止在敲击时砸到手的安全锤，其实创意很简单，只是在锤子的一端放置了一个圆筒，取用也非常方便。圆筒内有一个类似“活塞”的东西，在敲击的时候把圆筒罩在玻璃上，锤另一端把“活塞”往下锤，就可以很方便的实行敲击，从而避免将手砸伤的危险。 上述安全锤构思巧妙，虽然解决了一些问题，但对于其他方面的主观因素考虑不够充分。大部分城市公交车采用的依然是普通安全锤。由此可见实现安全锤自动化智能化的例子并不多见，智能安全锤的应用前景十分广阔。
