陈弘烨+刘赐建

当轿车不慎驶入池塘、河流或遇到洪水时，车体会较快下沉至水底。绝大多数轿车没有相关的监控和脱困系统，自主求生比较困难。

一、问题探究

通过对一些轿车落水事件案例的分析，我们发现目前轿车落水后被困人员主要有四种逃生途径。

1.车门

由于落水后车门外侧为水，内侧为空气，内外压力差较大。根据实验，如果水漫过车门一半，要打开车门就相当于举起50公斤的物体。轿车刚落水时，内外压力差相对较小，需立即推门才有可能成功逃生。或待车浸入水下后，车厢内灌满了水，这时内外压力差小，相对容易开门逃生。

从车门逃生需要准确把握时机，对落水人员的身体和心理素质要求比较高。

2.前后车门、车窗

由于前后车门、车窗主要由电机驱动，落水后不久，电源和相关电路浸入水中易发生短路、导致失灵，需用工具破窗逃生，费时费力，成功率不高。除非车窗落水前已被打开，落水人员才能在轿车落水瞬间迅速逃离。

3.后备箱

若车头先落水，轿车后排会形成一个“空气舱”，后备箱翘起在水面之上。若能第一时间打开后备箱门，拉开后排座椅，便能成功逃生，但逃生路线相对较长，拉开后排座椅难度也较大。

4.天窗

轿车天窗是车体中最后浸入水中的部分。由于落水后车外侧为水，车内为空气，车内绝大多数空间被水淹没时，车辆才会完全浸没。根据观察，轿车从落水到完全浸没一般需要3分钟以上。天窗开闭的执行机构均在车内或在顶部，而车内蓄电池会较早入水。若有备用电源供电开启天窗，落水人员有3分钟以上的逃生时间。

二、研究思路

因为从天窗逃生的时间相对较长，而且目前配置天窗的轿车较为普遍，所以我们以落水轿车的天窗为逃生通道，研究如何在第一时间监测轿车落水、进行语音报警并开启天窗，即时远程报警。

我们采用液位传感器和电子陀螺仪（三维角度传感器）来监测轿车是否落水，用控制器控制语音喇叭进行语音报警，控制备用电源给天窗电机供电，使其开启，打开逃生通道。

三、系统组成

本系统由液位传感器、倾斜角度传感器、控制器、语音喇叭、顶灯、备用电池、天窗电机、远程报警模块等组成，具体结构如下图所示。

四、工作原理

我国高速公路的纵向坡度一般不能超过5%，普通道路纵向坡度一般不超过10%。一般路面与水面有一定的落差，当前后轮离地时失去地面支撑，加剧轿车倾斜。

前后轮距一般为3米至4米，前后轮高度差大于0.5米，此时其倾斜度大于12%。也就是说，轿车前向落水或后向落水过程中其最大倾斜角度一般大于12%。

当轿车驶离路面落水的瞬间，安装在前后保险杠四个角上的液位传感器向控制器反馈车辆落水信号，且倾斜角度传感器向控制器反馈车辆倾斜角度超过阈值（12%），此时控制器立即接通语音喇叭、顶灯、天窗电机电路，使语音喇叭报警，顶灯亮起，天窗打开，落水人员从天窗紧急撤离，同时通过远程报警模块向指定用户报警。

五、未来展望

1.智能手机有电子陀螺仪和加速度传感器，可研发相关App，将手机的电子陀螺仪和加速度传感器信号发给控制器，实现共享。

2.有部分轿车没有天窗，如何打开后排座位和后备箱车门，实现从后备箱逃生，这也是未来需要进一步研究的问题。