基于電子式水位開關(guān)的轎車涉水應急系統(tǒng)的設計

邱尚磊，王金泰

（四川交通職業(yè)技術(shù)學院，四川 成都 611130）

基于電子式水位開關(guān)的轎車涉水應急系統(tǒng)的設計

邱尚磊，王金泰

（四川交通職業(yè)技術(shù)學院，四川 成都 611130）

若駕駛員駕駛轎車誤入積水較深的下穿隧道、涵洞等路段時，可能造成轎車熄火。此時駕乘人員不及時逃生，則可能帶來生命危險。針對以上情況，設計轎車一種基于電子式水位開關(guān)的轎車涉水應急系統(tǒng)。系統(tǒng)的功能是在轎車涉水，積水達到一定深度時將車窗玻璃自動降下，中控自動解鎖，發(fā)出聲光報警，防止發(fā)動機再啟動。

電子式水位開關(guān)；轎車；涉水；應急系統(tǒng)

前言

近年來，全國各地暴雨時有發(fā)生，暴雨時常會導致城市下穿隧道、涵洞積水過深。駕駛員駕車進入下穿隧道、涵洞等積水較深的路段而導致駕乘人員溺水身亡的事故在全國也屢有發(fā)生。

當轎車被水淹沒時，駕乘人員如果要打開車門，則必須要克服積水對車門的壓力。隨著積水深度的增加，積水對車門的壓力也會增加，當積水達到一定深度時，駕乘人員則很難打開車門。同時車內(nèi)會慢慢的進水，同時車內(nèi)的空氣也越來越少，這樣會導致駕乘人員因窒息死亡或溺亡。若轎車因誤入積水而造成發(fā)動機熄火，此時再次起動發(fā)動機將會對發(fā)動機造成嚴重的損傷。

針對以上情況，設計轎車涉水應急系統(tǒng)。轎車涉水應急系統(tǒng)主要是在轎車涉水，若積水達到一定深度時將車窗玻璃自動降下，中控自動解鎖以便駕乘人員及時逃生，在駕乘人員自救的同時系統(tǒng)向周圍發(fā)出求救信號，便于周圍的人員對被困者進行施救。也避免了因發(fā)動機被起動而造成的不必要損傷。

1 系統(tǒng)的功能及總體圖計

1.1 系統(tǒng)的功能

本系統(tǒng)主要包含以下四點功能：

1）防止發(fā)動機再次起動。當積水達到一定深度時，通過電路控制避免發(fā)動機再次被起動，避免再次起動對發(fā)動機的損傷。

2）車窗自動降下。當積水沒及車窗時，車窗自動降下，駕乘人員可車窗處逃生。

3）中控自動解鎖。當積水達到一定深度時，系統(tǒng)及時將中控進行解鎖，這樣方面車內(nèi)人員的逃生和車外人員的施救。

4）自動發(fā)出警報。當轎車被水淹時，發(fā)出聲光報警，及時向周圍傳遞險情，避免后車進入積水處，同時也便于周圍的人員發(fā)動被淹車輛及時進行施救。

1.2 總體設計

系統(tǒng)包括：積水壓力檢測部分和執(zhí)行電路部分。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

電子式壓力開關(guān)主要用于檢測積水壓力的大小，同時兼具開關(guān)的作用，若積水對傳感器的壓力達到一定值，涉水應急系統(tǒng)開始工作。

繼電器的主要作用是通過電子式壓力開關(guān)傳來的電流信號使繼電器工作，從而使系統(tǒng)的執(zhí)行器部分開始工作。

執(zhí)行器部分包含了：中控電機、車窗玻璃升降電機、喇叭、報警燈、以及防止發(fā)動機再起動繼電器等，主要的作用是在轎車涉水達到危險的程度后中控解鎖、車窗玻璃下降、發(fā)出聲光報警、防止發(fā)動機再起動。

2 系統(tǒng)電路設計

2.1 檢測電路部分

系統(tǒng)采用電子式水位開關(guān)進行水位深度的檢測。電子式水位開關(guān)一般為三根接線柱，12V電源輸入線、搭鐵線各一根，輸出線一根。當水位達到電子式水位開關(guān)打開的閾值時，電子式水位開關(guān)輸出線即輸出12V。

圖2 檢測部分電路設計

系統(tǒng)設計了兩個電子式水位開關(guān)。如圖2所示為系統(tǒng)檢測部分電路設計。電子式水位開關(guān)1安裝于轎車的左前翼子板內(nèi)側(cè)距地面25cm處，開啟閥值為4kPa。電子式水位開關(guān)2安裝于轎車的左前翼子板內(nèi)側(cè)距地面45cm處，開啟閥值為2kPa。電子式水位開關(guān)1和電子式水位開關(guān)2采用串聯(lián)方式連接。當電子式水位開關(guān)1和電子式水位開關(guān)2都達到開啟條件時，則輸出12V電壓，系統(tǒng)的部件將進行工作。設計兩個電子式水位開關(guān)是為了避免系統(tǒng)誤開啟。若只設計一個電子式水位開關(guān)，則有可能在轎車未被淹沒的情況，或在汽車高速行駛時的空氣壓力等因素造成系統(tǒng)的誤工作。將兩個電子式水位開關(guān)安裝于轎車的不同位置則可以避免此類情況的發(fā)生。

2.2 控制電路部分

系統(tǒng)的控制部分主要包含常開式繼電器。控制電路設計如圖3所示。該繼電器工作電壓為12V。當轎車被淹時，檢測部分電路輸出12V電壓，此時繼電器1的線圈通電，從而使繼電器1內(nèi)觸點閉合。此時備用電源將向系統(tǒng)工作電源線通電，系統(tǒng)控制部分開始工作。

圖3 控制電路設計

2.3 執(zhí)行電路部分

執(zhí)行電路部分中的執(zhí)行器主要包含：車窗玻璃升降電機、中控電機、危險警告燈、喇叭、防起動繼電器等五個器件。所有的執(zhí)行器都是并聯(lián)在一起的，可以有效避免某一器件失效而引起系統(tǒng)失效。其中車窗電機、中控電機、危險警告燈、喇叭都是利用轎車自身的器件。通過插接器連接在車身上相應的器件上。當系統(tǒng)工作電源線通電時，車窗電機工作使車窗下降、中控電機工作使中控解鎖、發(fā)光報警利用轎車上危險警告燈發(fā)光起到警示的作用和語音報警發(fā)出報警音以提醒周圍的人員注意避讓及時施救。

圖4 執(zhí)行部分電路設計

防發(fā)動機再起動繼電器安裝在發(fā)動機艙內(nèi)繼電器盒內(nèi)，主要是通過控制起動繼電器的搭鐵線的開閉來實現(xiàn)防起動功能。防止發(fā)動機再起動電路圖如圖4所示。圖中繼電器2為防止發(fā)動機再起動繼電器，系統(tǒng)采用常閉式繼電器。繼電器2線圈接系統(tǒng)工作電源線，開關(guān)兩端接起動繼電器線圈搭鐵線。當系統(tǒng)開始工作時，繼電器2的線圈通電，此時繼電器2的開關(guān)處斷開，即起動繼電器搭鐵線斷開。此時駕駛員無法起動發(fā)動機，從而防止了發(fā)動機的再起動。

2.4 備用電源部分

汽車上的電器采用單線制，負極搭鐵。當汽車涉水時，若積水沒過蓄電池，蓄電池的正負極會在水的作用下，發(fā)生短路造成蓄電池放電。若系統(tǒng)依靠汽車上的蓄電池作為電源，那么系統(tǒng)不工作概率會很大。故在系統(tǒng)設計中采用備用電源設計，備用電源安裝在左前車門內(nèi)飾板內(nèi)，防水設計。為了保證備用電源在任何情況下都能正常工作，系統(tǒng)設計了利用蓄電池給備用電源充電的電路。電路圖如下圖5所示。為防止汽車涉水時備用電池發(fā)生短路，當系統(tǒng)開始工作時，備用電源將與汽車上的蓄電池斷開，避免發(fā)生短路造成備用電池放電。

圖5 備用電源電路設計

2.5 其他設計

系統(tǒng)總的設計電路圖如圖6所示。

因為該系統(tǒng)要在轎車涉水時正常使用，在所有的線路、插接器、執(zhí)行器等都要進行防水設計。避免在涉水過程中因系統(tǒng)部件進水而造成系統(tǒng)不能正常工作。

圖6 系統(tǒng)總體電路圖

3 結(jié)語

本系統(tǒng)是基于電子式水位開關(guān)的轎車涉水應急系統(tǒng)，利用兩個電子式水位開關(guān)實現(xiàn)了對水位的檢測并防止了系統(tǒng)的誤開啟，通過3個繼電器實現(xiàn)了對系統(tǒng)的控制，利用轎車上已有的車窗電機、中控電機、危險警告燈、喇叭作為執(zhí)行器簡化了線路。同時系統(tǒng)具有備用電源，避免因積水造成蓄電池短路而使系統(tǒng)失效。對于下一階段的改進，可以在實車上進行試驗，使系統(tǒng)更加的完善。

[1] 揭榮金,蔡濱.應用電子技術(shù)[M].北京郵電大學出版社.

Design of Wagon Emergency System Based on Electronic Water Level Switch

Qiu Shanglei, Wang Jintai
（Sichuan Vocational and Technical College Of Communications, Sichuan Chengdu 611130）

If the driver drove into the water into the deep water under the tunnel, culvert and other sections, may cause the car to turn off. At this time the occupants do not escape in time, it may bring life-threatening. In view of the above, the design of a car based on electronic water level switch car wading emergency system. System function is in the car wading,water reaches a certain depth when the window glass automatically down, the central control automatically unlock, sound and light alarm, to prevent the engine to restart.

Electronic water level switch; car; Wading; Emergency system

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-108-03

U462.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-108-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.036

邱尚磊（1985—），男。湖北武漢人，講師，主要研究汽車運用維修技術(shù)。項目來源：本文系四川交通職業(yè)技術(shù)學院科技教育研究發(fā)展基金資助項目（轎車涉水應急系統(tǒng)）（項目編號：2016-460-13）的研究成果。