摘要：成都公交车燃烧事故发生之后，封闭公交或空调巴士车的事故逃生问题成为各方关注的焦点之一，封闭公交或空调巴士车的致命弱点也显露的一览无余。对此，我们设想通过简单的连杆机构使公交或空调巴士车的逃生透气窗户，可仅在人打开开关的情况下，使得整块窗户先向外运动一定距离，然后迅速垂直下落。实现一手开开关，然后跳出车内整个的逃生过程可在2秒内完成的设想，且打开的车窗空间可供两个人共用一个逃生窗，车内人员在短时间内迅速撤离事故现场。
关键词：透气逃生窗；机构设计；迅速垂直下落
1．引言
随着经济的迅速发展，生活节奏的加快，日益繁忙的交通问题给众多城镇带来了许多新的挑战，自驾车一族虽不少，但更多的一些人群及城镇周边的人们出行多是挤公交或空调巴士或坐大巴去往目的地，形形色色的人群给大巴车系统的的安全问题带有不可预测的后果，喜少忧多，急待解决。
2.国内外研究概况
到目前为止，国外的公交或空调巴士车多采用防火材料制成，遇到我国的类似情况并不多见，美国交通部公路交通安全管理局对客车紧急出口窗有着明确的规定。公共汽车的窗户可以水平或垂直打开，以作为紧急出口。在国内，最早关注此类事件的城市有重庆与上海，重庆更多考虑的是如何灭火，所以其设计的公交或空调巴士车多为自带自动灭火装置，以备紧急情况使用；另一城市为上海，其设想的方案有三：外推式、提拉式、推拉式，其优缺点分析如下：
2.1 外推式 “外推式”的逃生窗只需稍微用点力气就可以打开，足以容纳两个成年人同时钻出。外推式逃生窗，实际就是安装在公交或空调巴士车车身中部的一整面玻璃窗。上海市城市交通港口局相关人士介绍说，整个窗户打开后，逃生面积大约是1.44平方米。乘客遇到紧急情况时，拧动窗户右侧的红色把手，稍微用点力气就可以打开整个玻璃窗，将这扇玻璃窗向外推开后空间较开阔。但是，“外推式”窗户在打开时，很容易撞到途经的行人或者非机动车。
2.2 提拉式 “提拉式”逃生窗外形酷似“火车窗户”，打开时需要一定力气，还要平行上移，否则容易卡住。这种车窗操作难度较大，而且受车身“骨架”限制，提拉高度有限，逃生空间较“外推式”小；但这种逃生窗结构比较简单，成本也相对较低。
2.3 推拉式 “推拉式”逃生窗是外形最普通的一种，它的操作方法和开启普通车窗完全一致，有效逃生面积为0.64平方米，相对较小。这种窗户对原有车辆设备的改动幅度小，成本也不高，每辆车大概500元左右[1]
3.设计思路与方案：
采用最简单的平行四边形的连杆机构[2]，各模块机构的工作原理简要介绍如下：
3.1 外框
窗户的外框体用1.5mm厚的镀锌板材折成两条860*50*1.5及两条600*50*1.5的矩形外框边，然后把相应的尺寸边框焊接起来，等离子焊接可保证框架不因受热而产生较大的误差。较短的两个框边中心线上钻有完全对称的ø18的两个孔，两边框上端对称地装有助力关闭机构，下端装二级棘轮开关，二者皆伸出一根同为ø10的轴透过ø18的孔来穿装四杆机构的杆，连杆钻有ø10的孔与轴用轴销紧固。连杆的另一端也钻有孔与装在内框上的凸•台轴相连，实现内外框的连接。
3.2 内框
内框边用50*25*3的直角铝材接一个 810*530矩形框，窄面与玻璃粘合，宽面与三折滑槽的外侧相连，两框的角铝合成一个50*25的矩形腔，三折滑槽刚好可以放在里面。
3.3 二级开关模块
在窗户较短外框两宽面的下端（与地面垂直的两宽面侧）各加上一个二级开关，此开关有四部分组成：两块一样的盖板起支撑零部件的作用；其余三者适当的分布在盖板上，一个兔耳型的转盘，带限位突起，防止转动角度过的；一个卡钩，其一端与转盘兔耳尖端相连，另一端穿一孔，以方便穿过一根拉线（拉线用来控制卡钩的转动，拉线穿出后接到总开关处控制，总开关布置在长外框中部，两侧各有一个）。 两个部件皆通过一根轴装在盖板上，轴上皆装有弹簧以实现轴能在受扭矩不大的情况下转动；穿装兔耳型转盘的轴稍长，伸出的部分用来装四杆机构的连杆。（如图1、图2）
3.4 助力关闭模块
在窗户较短外框两宽面的上端（与地面垂直的两宽面侧）各加上一个助力关闭机构，此机构有五部分组成：两块一样的盖板起支撑零部件的作用；摆尾式的汽缸、齿轮齿条。四者适当的分布在盖板上，盖板上在相应的位置钻有孔，齿条用一横杆与气缸的活塞杆连接在一起，汽缸的尾端用一轴连在盖板上。齿轮装在齿轮轴上，齿轮与轴之间装有离合器，可以实现齿条的单向作用（只有在汽缸推动齿条伸出时作用，返程不带动齿轮动作），轴穿过盖板与四杆机构的杆相连，齿轮齿条啮合在一起，汽缸的上下动作将转化为齿轮轴的旋转运动。（如图3、图4）
3.5 三折滑槽
三折滑槽外侧与内框宽面粘合，内侧两端分别装有带凸台的轴，凸台上的轴与四杆机构的另一端相连。滑槽的中间装有行程限位挡块。当内框移出一定的角度时，其将自动打开让内框一起滑落至下限位，玻璃窗将全部打开，此时即为逃生状态。
3.6 四杆滑块机构
四杆机构的一端与内框的带凸台的轴相连，另一端与外框的外伸轴相连，杆外移大概45°时为换气状态，此时的位置是有二级开关的第一级限
制的，当第二级开关的打开时，滑槽的中间的行程限位挡块打开，外框下滑，玻璃完全打开。
这些机构有机结合使该作品不仅解决了公交车或空调巴士车的换气及逃生的问题，同时也能在发生交通或车内起火等事故时，在车外救援人员的协助下进行逃生。
4. 窗户使用步骤
4.1 窗户换气的使用步骤的模拟图如下：
车内人员将换气开关打开，整块玻璃将在弹簧弹力的作用下便能相对于窗户框自动往外移动一定距离，这便可以实现气流的交换。
4.2 窗户逃生的使用步骤的模拟图如下（如图5）：
图5
车内人员（或车外救援人员）将窗户开启按钮打开，整块玻璃将在弹簧弹力的作用下便能相对于窗户框自动往外移动一定距离。连接玻璃窗的连杆转到一定角度后促使行程开关打开，窗户将在自身重力作用下自动向下滑动，直到整个窗户打开。
5.性能分析
5.1 此透气逃生窗具有操作简便，一键式可完成换气及逃生两功能的顺畅执行，简捷方便。
5.2 无需砸碎玻璃或上下推拉玻璃便可实现换气或逃生功用，无因破碎玻璃划伤等带来的二次伤害，更为安全。
5.3 助力关闭模块在汽缸收回时用离合器将齿轮齿条拉回至下限位，玻璃框弹出时不对其造成任何的阻力，且二级开关模块可在换气及逃生两种状态下锁住玻璃窗，相当稳定可靠。
6.创新点
6.1本产品具有两大功能，一为换气用的，另一为逃生用，且为启用该两功能设置了独立的开关以避免乘客不慎引起的误动作。
6.2本产品由连杆机构、齿轮齿条机构、棘轮机构组合而成，采用气动及弹簧蓄力作为动力源，即简捷又环保。
6.3本产品采用三重控制，司机、乘客、车外人员均可在危急时刻进行操作打开窗户，无需敲碎玻璃窗便可逃生，同时也就避免了乘客在逃生过程中被玻璃碎片扎伤的二次伤害。
6.4本逃生窗可以直接安装在现有的公交车上，具有结构简单，安装方便，操作方便，制造与改装费用低的优点。
7.结束语
通过试验，该透气逃生窗能够实现设计时所需要达到的所有功能，对人们在应对公交或空调巴士车突发事件时有很大的帮助。在现有的公交或空调巴士车上进行改进，根据额定车载人数的多少按比例增设逃生窗，大概是每六人设计一个。此产品结构简单，制造成本低，改造与安装方便。因此拥有极大的推广应用价值。
参考文献：
[1] 北京科技报 2009/8/20 [J]
[2] 孙桓 陈作模 葛文杰 机械原理（第七版）高等教育出版社[M]
论文作者:顾应指,蔡志容
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/5/31
标签：窗户论文; 巴士论文; 机构论文; 滑槽论文; 齿条论文; 连杆论文; 空调论文; 《基层建设》2018年第10期论文;