多功能高铁座椅防护系统设计

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1、多功能高铁座椅防护系统设计　　摘要：通过对目前国内市场高铁座椅防护措施进行调查研究，为了能更好地保障乘客的出行安全，对现有高铁座椅防护系统进一步设计与创新。结合机械设计的相关原理，人机工程学等，提出了由机械限位系统、安全气囊系统、滑动缓冲系统组成的多功能高铁座椅防护系统。事故发生时机械限位装置在安全气囊装置及滑轨缓冲装置的辅助下达到限位保护乘客的作用，通过验证，防护装置的反应时间约为0.32s，能够在安全时间内作用达到保护乘客的效果。关键词：防护系统；机械限位装置；人机工程学；反应时间1引言9目前投入市场使用的高铁座椅大多缺乏主动防护装置，使得突

2、发情况发生时乘客的人身安全无法得到有效保障，如2011年浙江温州发生的动车追尾事故造成了巨大伤亡。由于传统座椅保护装置在高速状态下的不稳定性易对乘客造成二次伤害，结合突发情况下乘客受到的主要伤害来源，对传统座椅保护装置进行改进与创新，设计出本套多功能高铁座椅防护系统。相较于目前高铁通用座椅，该系统引入了感应控制系统，机械限位系统、安全气囊系统、滑动缓冲系统，解决了传统防护措施带来的负面效应的同时可最大化的保障乘客的安全。2多功能高铁座椅防护系统简介及创新点针对突发情况下乘客受到的主要伤害来源，现有的高铁座椅设备缺乏对乘客人身安全的保护措施，使得事

3、故发生时的无法尽可能的减小对乘客的伤害度，结合安全带等传统保护措施的缺陷，我们对当前高铁座椅进行创新与改进，设计出由机械限位系统、安全气囊系统、滑动缓冲系统组成的多功能高铁座椅防护系统，解决了传统防护措施带来的负面效应的同时可最大化的保障乘客的安全，相较于普通的高铁通用座椅，该系统具备如下创新点。1）在此系统中设置了机械限位装置，装置由两节环式机械手臂，侧表面气囊装置以及连杆传动驱动部分组成。当机车常态运行时，机械手臂收缩在扶手外侧，机械手臂内侧安装有气囊装置，事故发生时，感应控制系统发送脉冲信号驱动机械臂伸出实现环抱动作，达到限制乘客动作的效果

4、，从而避免对乘客造成如安全带等传统限位装置带来的额外伤害。当震动强度低于某一限定值时，限位装置可以自动解除，方便乘客进行自救。92）针对事故发生时乘客头部及颈部易受撞击以及机械限位装置可能对乘客造成冲击的情况，该系统在座椅两侧及后方加载了安全气囊系统，安全气囊装置由碰撞传感器、控制模块（ECU）、气体发生器及气囊等组成，气囊的安装位置分布在机械手内侧和靠背后侧，根据感应控制系统的信号变化在启动机械限位装置前优先启动安全气囊装置有效地减少发生突发性剧烈碰撞时座椅上乘员和乘坐空间内部件间发生碰撞而造成的伤害，并降低了乘客头部与颈部等重要部位受撞击的程

5、度。3）该系统在座椅与底架连接处安装了滑动缓冲装置，滑动缓冲装置由滑槽式底架，滑轨式支撑架，尼龙减震片组成，事故发生时，在滑槽式底架与滑轨式支撑架接触处设置尼龙减震缓冲装置能减缓巨大冲击力带来的伤害。相较于常见地面滑轨缓冲装置，其缓冲效果与实际操作效果也更加显著，可行性更高。3多功能高铁座椅防护系统设计3.1防护系统的结构组成防护系统由机械限位装置、气囊保护装置、滑轨缓冲装置三大板块组成。机械限位装置由两节环式机械手臂，侧表面气囊装置以及连杆传动驱动部分组成。9能够避免发生突发状况时，由于乘客所处空间的不稳定性及车体内部变形挤压对乘客造成的伤害。

6、其工作原理为：当机车常态运行时，机械手臂收缩在扶手外侧，机械手臂内侧安装有气囊装置，当感应控制系统发出某确定脉冲变化信号时，在设定反应时间内驱动装置带动电机正转经过传杆连接使装配在固定轴承上的滑块沿轴承方向运动来带动铰链滑杆机构沿环式导轨滑动相应距离从而使环式机械臂从座椅靠背旋转伸出实现环抱动作，达到限制乘客动作的效果，当该信号停止时，电机反转使铰链滑杆机构沿反方向运动至初始位置，限位解除，乘客即可进行自救。气囊保护装置主要是辅助机械限位装置起保护作用，防止发生突发性剧烈碰撞时乘客发生剧烈碰撞以及机械限位装置对乘客的二次伤害。保护原理为：当座椅遭

7、受一定碰撞力量以后，气囊系统就会引发类似微量炸药爆炸的化学反应，隐藏在座椅内的安全气囊就在瞬间充气弹出，在乘员的身体与座椅外零部件碰撞之前能及时到位，在人体接触到安全气囊时，安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气，从而起到铺垫作用，减轻身体所受冲击力，最终达到减轻乘员伤害的效果。安全气囊系统由碰撞传感器、控制模块（ECU）、气体发生器及气囊等组成。9滑动缓冲装置由带滑槽式底架，滑轨式支撑架，尼龙减震片组成，事故发生时，在滑槽式底架与滑轨式支撑架接触处设置尼龙减震缓冲装置能减缓巨大冲击力带来的伤害。滑轨缓冲装置在事故发生时发生滑动达到缓冲的效果，进而辅

8、助机械限位装置和气囊保护装置起到保护作用。滑轨缓冲装置由铝合金型材焊接而成，选用7003号硬铝合金，弹性模量74GPa，泊松比0.3，最