劉克旺

（青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院 海爾學(xué)院，山東 青島 266555）

城市公交車比其他交通工具有載客多、快捷方便等優(yōu)點(diǎn)，是城市居民的首選交通工具，在城市的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中發(fā)揮重要作用。但是，也時(shí)常發(fā)生由于個(gè)別公交車駕駛員素質(zhì)不高加上經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動等原因，使得一些公交車未把車停穩(wěn)就開啟車門，或起步時(shí)車門未及時(shí)關(guān)閉，而使乘客被甩出車外，致使乘客受傷、致殘、甚至死亡的事件?！八汀钡墓卉嚩加幸恍┕残?，如：車未停穩(wěn)即開啟車門、車門未關(guān)閉即急速起步等。這些問題的關(guān)鍵，在于車門的開閉時(shí)刻和起步的時(shí)機(jī)沒有協(xié)調(diào)好。如果把車門的開閉時(shí)間控制好，與公交車的起步或停車時(shí)機(jī)相協(xié)調(diào)，即可防止甩客事故的發(fā)生。但僅僅依靠駕駛員控制車門的啟、閉時(shí)刻，是難以防止事故發(fā)生的。

研究相應(yīng)的控制系統(tǒng)，可以為公交部門提供實(shí)用的自動控制裝置，同時(shí)也可為防止公交車甩客的其他解決方案的研究提供新的思路。據(jù)報(bào)道，上海的部分公交車已采用起步前關(guān)車門的自動控制裝置[1]，以防止起步時(shí)的甩客事故，但尚未找到公交車行駛和停車時(shí)開車門防止乘客甩出車外的最佳方法。本文針對公交車甩客的關(guān)鍵問題，提出了采用車速傳感器、繼電器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種簡便實(shí)用的公交車停車、起步時(shí)防甩客裝置。該裝置不僅能夠自動控制公交車門的啟閉時(shí)刻，而且能夠解決目前最為關(guān)鍵的公交車駕駛員安全意識問題。其應(yīng)用必將為公交車運(yùn)行時(shí)車門的啟、閉提供一種安全、自動、高效率的控制方法。

1 自動控制系統(tǒng)裝置簡述

本裝置主要由檢測系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)兩部分組成。

1.1 檢測系統(tǒng)

檢測系統(tǒng)能自動檢測公交車行駛的狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)，自動控制公交車的車門開啟開關(guān)和制動系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)采用高精度測速發(fā)電機(jī)作為車輛行駛狀態(tài)的采樣元件[2]，從而保證了所設(shè)計(jì)的裝置能夠準(zhǔn)確地完成對車輛狀態(tài)相關(guān)參數(shù)的檢測。整個(gè)檢測系統(tǒng)的電控部分，主要由同步發(fā)電機(jī)及數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、放大器等組成[3]。測速發(fā)電機(jī)，能自動檢測車輛停止或行駛的狀態(tài)，信號被放大器放大用來控制制動器和車門開關(guān)回路的通、斷。

1.2 執(zhí)行系統(tǒng)

執(zhí)行系統(tǒng)的主要作用，是協(xié)助駕駛員掌握正確的車門啟、閉時(shí)刻。其主要由繼電器J11、J21、J31、電磁閥等元件組成。執(zhí)行系統(tǒng)是前、后車門啟、閉控制的執(zhí)行輔助機(jī)構(gòu)，主要完成車門的啟、閉功能，如公交車行駛時(shí)，車門無法開啟；停駛時(shí)，可以開啟車門；起步前，前后車門均須關(guān)閉等，其執(zhí)行元件主要是電磁閥和繼電器[4]。

2 檢測系統(tǒng)工作原理簡介

2.1 測速發(fā)電機(jī)

測速發(fā)電機(jī)為公交車運(yùn)行狀態(tài)的檢測元件，實(shí)際上就是車速傳感器。其安裝在變速器上，變速器輸出軸通過從動齒輪，帶動車速傳感器的轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動時(shí)，會產(chǎn)生脈沖信號。脈沖信號分成兩路：一路進(jìn)入組合儀表后，被換算成實(shí)際車速顯示在儀表上；一路將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，用來控制繼電器J11。

2.2 檢測控制電路

控制電路見圖1。測速發(fā)電機(jī)的脈沖信號輸入數(shù)/模轉(zhuǎn)換器后，經(jīng)放大器推動繼電器J11。其工作原理為：

（1）公交車未停止行駛時(shí)，車速傳感器有電壓輸出，放大電路無輸出，控制車門開關(guān)回路的繼電器J11不得電、觸點(diǎn)J11-1斷開、車門開關(guān)回路斷開，即前后門開關(guān)均不起作用，故車門無法開啟。

（2）公交車停止行駛時(shí)，車速傳感器無電壓輸出，放大電路有輸出，控制門開關(guān)回路的繼電器J11得電、觸點(diǎn)J11-1接通、停車指示燈亮、門開關(guān)回路接通，即門開關(guān)起作用，故車門可以開啟。

繼電器J11的存在，還可防止駕駛員在公交車行使過程中，由于誤操作導(dǎo)致任一個(gè)車門開啟，使乘客甩出車外。

圖1 檢測控制電路（前、后門關(guān)閉狀態(tài)）

3 執(zhí)行系統(tǒng)工作原理簡介

執(zhí)行系統(tǒng)的作用，是借助于公交車行駛或停止的狀態(tài)，按照相應(yīng)的條件，在滿足條件后車門才能啟或閉。

3.1 電磁閥及控制電路

公交車起步時(shí)，防甩乘客的關(guān)鍵在于起步前，前、后車門均應(yīng)完全關(guān)閉。要滿足這個(gè)條件，最簡單的方法是用前、后門關(guān)門繼電器控制制動器的制動總泵。為此，對采用氣壓制動方式的公交車制動系統(tǒng)作簡單介紹[5]。

汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。

圖2 公交車氣壓式制動機(jī)構(gòu)簡圖

從圖2可看出，制動系統(tǒng)主要由1個(gè)制動總泵、4個(gè)制動分泵、管路、動力源、控制裝置等組成。如果在圖2的A點(diǎn)處串聯(lián)1個(gè)車輛行駛時(shí)高壓空氣可暢通無阻、車輛停止時(shí)將高壓空氣鎖住的電磁閥，并且這個(gè)電磁閥受前后門關(guān)門繼電器的控制，即車輛行駛時(shí)，電磁閥不起作用（閥門開啟）；停車后，在駕駛員釋放制動踏板前,如停車指示燈亮再開啟任意車門時(shí)，閥門閉鎖，而且只有兩個(gè)車門均關(guān)閉后（即準(zhǔn)備起步時(shí)），電磁閥閥門才能開啟。這樣，就能保證只有前后車門均關(guān)閉后，車輛才能順利起步，從而防止起步時(shí)的甩客事故。

公交車停穩(wěn)后，駕駛員須將制動踏板踩到底，停車指示燈亮后，再開啟車門，松開制動器。前后門開啟開關(guān)任一個(gè)動作，即會使在圖2A點(diǎn)處的電磁閥得電，使電磁閥關(guān)閉，4個(gè)制動分泵中的高壓氣體無法釋放。這時(shí)如不關(guān)閉車門，由于公交車已被制動，起步將無法進(jìn)行。

此電磁閥為常通閥，得電時(shí)關(guān)閉。其主要作用，是控制公交車的起步時(shí)刻。其控制電路見圖3。電路的工作原理是：停車后，駕駛員將制動踏板踩到底，停車指示燈亮后，開啟車門。這時(shí)，駕駛員方可放松制動踏板。任一個(gè)車門開啟后，即J21-2、J31-2中的一個(gè)或全部閉合電磁閥線圈均可得電。電磁閥的作用，是保證車門開啟后，車子制動系統(tǒng)被鎖住而不能起步。只有滿足了這個(gè)條件，才能保證起步時(shí)乘客不會被甩出車外。

圖3 電磁閥控制電路

電磁閥得電后，使4個(gè)制動分泵的氣壓無法釋放，因此可取代公交車普遍使用的手動制動鎖止閥。它的存在，減輕了駕駛員的勞動強(qiáng)度，并可防止由于駕駛員誤操作導(dǎo)致公交車停車后的溜車。

3.2 繼電器

執(zhí)行系統(tǒng)中共有 5 個(gè)繼電器，即 J11、J21、J22、J31、J32。

繼電器J11受控于車速傳感器，繼電器J21、J31控制前后門開啟，繼電器J22、J32控制前后門關(guān)閉等。這些繼電器組合，成了公交車起步、停車時(shí)控制車門啟、閉時(shí)刻的自動控制裝置中的執(zhí)行系統(tǒng)。

公交車停車時(shí)防甩乘客的關(guān)鍵，在于公交車完全停穩(wěn)后，前、后車門才應(yīng)能開啟。要滿足這個(gè)條件，在車速＞0 km/h時(shí)，門開關(guān)至電源的通路被繼電器J11的觸點(diǎn)J11-1切斷，車門無法開啟；在車速=0 km/h時(shí)，繼電器J11的觸點(diǎn)J11-1將門開關(guān)至電源的電路接通，車門可以開啟。其控制原理圖見圖3。

只有前后車門均關(guān)閉后（即J21、J31失電，J21-2、J31-2均斷開后，見圖3），電磁閥才能失電，高壓氣體才能釋放，公交車方可順利起步。

自圖3中可以看出，前、后門開啟繼電器的常開觸點(diǎn)，至少有兩組：一組控制前后門的開啟（J21-1、J31-1等觸點(diǎn)），另一組控制電磁閥電磁繞組（J21-2、J31-2等觸點(diǎn)）。

4 結(jié)束語

通過對公交車“甩客”原因的分析，提出了停車、起步時(shí)防甩客裝置，對于車輛起步、停車時(shí)啟、閉車門時(shí)刻的控制，是十分必要的，該裝置采用條件控制的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛在起步、停車時(shí)啟、閉車門時(shí)刻的自動控制。按本文所述方法制成的裝置，具有較高的實(shí)用價(jià)值，而且對駕駛員基本沒有附加的技術(shù)要求，操作簡單易學(xué)。另外，該裝置還有著結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

[1]欒曉娜.巴士公交添新裝置防乘客摔傷[N].東方早報(bào)，2007-09-18.

[2]劉燦軍.實(shí)用傳感器[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.

[3]徐麗香.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[4]程 鵬.自動控制原理[M].北京：高等教育出版社，2003.

[5]齊志鵬.汽車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修[M].北京：人民郵電出版社，2002.