[發明專利]一種客車用水淹有水壓的彈射天窗及其控制系統和方法

有效

• 申請號: 201910322222.8
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN109987045B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 翁建生;許志遠
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B60R21/00
• 分類號: B60R21/00;B60J7/16
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

1.客車用水淹有水壓的彈射天窗的控制系統，客車頂面設置有與客車外部相通的天窗口，其特征在于：

所述的控制系統中，客車內頂面的天窗口處與天窗安裝底板(8)相接，天窗安裝底板(8)上安裝天窗本體，天窗本體包括位于天窗口內自下而上設置的天窗對內板(3)和天窗對外板(2)，所述天窗對外板(2)合蓋于客車外頂面的天窗口上，所述天窗對內板(3)和天窗對外板(2)之間設置有若干根升降連接桿(1)，所述天窗安裝底板(8)上設置有若干個限位扣(4)，每個限位扣(4)卡扣于天窗對內板(3)底面四周設置的階梯溝槽(12)內，所述天窗安裝底板(8)頂面設置有若干個千斤頂(9)，千斤頂(9)頂部的活動端與彈簧(5)的一端固定連接，彈簧(5)的另一端與天窗對內板(3)的底面相接觸，所述千斤頂(9)與電動液壓泵(7)相接，所述限位扣(4)通過鋼絲繩(10)連接電機(6)，在車頂的外壁上布置水壓傳感器(14)；

所述的控制系統還包括處理器和開關按鈕，所述開關按鈕和水壓傳感器(14)分別與處理器相接，處理器通過電機(6)驅動限位扣(4)，處理器通過電動液壓泵(7)驅動千斤頂(9)，千斤頂(9)將能量傳遞至彈簧(5)，其中：

水壓傳感器(14)將壓力信息實時傳遞至處理器，當水壓達到設定閥值時，處理器通過電動液壓泵(7)驅動千斤頂(9)，千斤頂(9)將能量傳遞至彈簧(5),處理器通過電機(6)延遲觸發限位扣(4)，限位扣(4)與天窗對內板(3)脫離，彈簧(5)將天窗對內板(3)連帶天窗對外板(2)同時彈出；

按下開關按鈕，信號傳遞至處理器，處理器通過電動液壓泵(7)驅動千斤頂(9)，千斤頂(9)將能量傳遞至彈簧(5)，處理器通過電機(6)延遲觸發限位扣(4)，限位扣(4)與天窗對內板(3)脫離，彈簧(5)將天窗對內板(3)連帶天窗對外板(2)同時彈出。

2.根據權利要求1所述的客車用水淹有水壓的彈射天窗的控制系統，其特征在于：所述天窗安裝底板(8)和天窗對內板(3)均為一個方形框，所述天窗對外板(2)底面上設置有把手(13)。

3.根據權利要求1所述的客車用水淹有水壓的彈射天窗的控制系統，其特征在于：所述升降連接桿(1)的上端與天窗對外板(2)鉸接，升降連接桿(1)的下端與天窗對內板(3)鉸接。

4.根據權利要求1所述的客車用水淹有水壓的彈射天窗的控制系統，其特征在于，所述天窗對外板(2)與客車內頂面的天窗口之間設置有密封條。

5.根據權利要求1所述的客車用水淹有水壓的彈射天窗的控制系統，其特征在于，所述限位扣(4)的下端與天窗安裝底板(8)鉸接，限位扣(4)的上端與天窗對內板(3)底部的階梯溝槽(12)卡扣連接。

6.根據權利要求1所述的客車用水淹有水壓的彈射天窗的控制系統，其特征在于，所述鋼絲繩(10)依次繞過若干滑輪(11)與電機(6)連接，所述滑輪(11)安裝于天窗安裝底板(8)的底部，且滑輪(11)與天窗安裝底板(8)轉動連接，滑輪(11)繞其自身的軸線自轉。

7.根據權利要求1所述的客車用水淹有水壓的彈射天窗的控制系統，其特征在于，所述電機(6)、電動液壓泵(7)、水壓傳感器(14)均與電源連接，且電機(6)、電動液壓泵(7)和電源均安裝于客車內的車架縱梁上。

8.根據權利要求7所述的客車用水淹有水壓的彈射天窗的控制系統，其特征在于：所述處理器和開關按鈕安裝于客車內的車架縱梁上，所述電源與處理器相接。

9.一種基于權利要求1所述的控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下兩種方法：

方法a，當按下開關按鈕后，包括以下步驟：

步驟a1、水壓傳感器測得實時水壓P≤P_s，P_s為設定的水壓閥值，

根據水壓傳感器監測間隔時間Δt的水壓變化ΔP得到客車下沉速度v_l＝ΔP/ρgΔt和客車下沉深度h＝ΔP/ρg，其中：ρ為水的密度，g為重力加速度；

由公式Kv_qT＝ρg(h+v_lT)S+mg得到下沉工況的延遲時間T，其中：K為總彈簧剛度，v_q為千斤頂行程速度，S為天窗本體外表面積，m為天窗對內板、天窗對外板、升降連接桿和密封圈的總質量；

由公式A＝v_qT得到將天窗本體彈射開啟所需的千斤頂行程A，為保證天窗本體正常彈出，實際行程A_t＝1.1*A；

步驟a2、處理器把實際行程信號輸送給電動液壓泵，電動液壓泵開始工作驅動千斤頂，千斤頂壓縮彈簧達到彈射所要求的壓縮長度；

步驟a3、處理器將延遲觸發信號輸送給電機，電機開始工作，鋼絲繩帶動限位扣脫離天窗對內板，將天窗本體彈出；

方法b，當水壓傳感器測得的實時水壓P≥P_s，包括以下步驟：

步驟b1、處理器開始工作，根據預設的千斤頂最大行程A_max、千斤頂行程速度v_q得到延遲時間T_min＝A_max/v_q；

步驟b2、處理器把千斤頂最大行程信號輸送給電動液壓泵，電動液壓泵開始工作至千斤頂最大行程停止；

步驟b3、處理器將延遲觸發信號輸送給電機，電機開始工作，鋼絲繩帶動限位扣脫離天窗對內板，將天窗本體彈出。