王睿 呂雪

摘 要：隨著低碳環(huán)保政策的實(shí)施，越來(lái)越多的人更加地注重環(huán)境的保護(hù)，以綠色出行為理念，因此，大多數(shù)人出行都優(yōu)先選擇公交車。然而公交車的使用性能尚存在某些欠缺，不能滿足部分乘客的需求。為了解決乘客上下車不易，采用了機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置，利用公交車開(kāi)門時(shí)車身的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)臺(tái)階前伸供乘客踩踏，關(guān)門時(shí)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)臺(tái)階自動(dòng)縮回車身底部的凹槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)其臺(tái)階的伸縮性；為了增強(qiáng)裝置使用安全性，采用限位傳感器實(shí)現(xiàn)踏板伸出和縮回處的位置定位；為了提高裝置的安全穩(wěn)定性和使用壽命，采用了減震擋板配合減震擺桿減輕連架桿對(duì)裝置產(chǎn)生的沖擊，降低乘客踩踏臺(tái)階時(shí)的振動(dòng)。

關(guān)鍵詞：公交車；伸縮；限位裝置；減震器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.122

1 引言

公交車是日常生活中非常普遍的交通工具，對(duì)于人們上、下班通勤或外出都十分便利，然而公交車在上下車時(shí)，由于底部離地面的距離較遠(yuǎn)，直接從路面跨入公交車內(nèi)時(shí)會(huì)感到十分費(fèi)力與不便，特別是老人、小孩或者帶有重物的乘客來(lái)說(shuō)更是造成相當(dāng)大的困擾，甚至?xí)l(fā)生跌倒、撞傷的危險(xiǎn)，因此需要一種穩(wěn)定可靠、占地面積小且安全美觀的可伸縮式臺(tái)階，以便于公交車乘客上下車。目前公交車存在的技術(shù)缺點(diǎn)是供乘客上下車的臺(tái)階不能自動(dòng)伸縮，沒(méi)有限位裝置和減震裝置來(lái)保障其穩(wěn)定性與安全性。

2 伸縮式裝置

2.1 伸縮結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

伸縮結(jié)構(gòu)是一種具有伸展和縮回功能的結(jié)構(gòu)，它在工程技術(shù)和日常生活中有廣泛的運(yùn)用[1]。公交車伸縮式臺(tái)階的伸縮式結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)軸、蝸輪、箱體、固定連架桿、臺(tái)階板組成。車門轉(zhuǎn)軸與傳動(dòng)蝸輪上端固定連接，傳動(dòng)蝸輪的一側(cè)嚙合連接有傳動(dòng)蝸桿，傳動(dòng)蝸桿的下端與箱體下表面通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)蝸輪通過(guò)擋圈固定，在車身的底部靠近固定座的一側(cè)固定連接箱體，固定連架桿與臺(tái)階板連接。伸縮結(jié)構(gòu)采用蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，機(jī)械性能、摩擦性能和熱性能較好等特點(diǎn)[2]。

2.2 驅(qū)動(dòng)方式的比較與選定

驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)可分為：彈簧驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等。而電機(jī)驅(qū)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)構(gòu)的伸縮功能并且可控。

（1）彈簧驅(qū)動(dòng)。它是通過(guò)將系統(tǒng)內(nèi)部的扭簧等部件所儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的展開(kāi)，但不能實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的縮回，也就是說(shuō)機(jī)構(gòu)的展開(kāi)是單向的。因?yàn)閺椥詣?shì)能所形成的驅(qū)動(dòng)力不容易控制，伸展過(guò)程中會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞，會(huì)使得機(jī)構(gòu)伸展過(guò)程不可控。

（2）氣壓驅(qū)動(dòng)。它是通過(guò)向系統(tǒng)中注入硬化氣體來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，并且通過(guò)對(duì)氣體注入速度的控制使得機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)具有可控性。氣壓驅(qū)動(dòng)還具有質(zhì)量輕、承載能力強(qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)但提供驅(qū)動(dòng)力氣體的儲(chǔ)存箱無(wú)法保證其氣密性，若一旦發(fā)生泄漏，將無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的展開(kāi)與收縮。

（3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)。它是機(jī)械系統(tǒng)中最常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)效率高，具有良好的調(diào)速、啟動(dòng)、制動(dòng)和反向控制性能，也易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，并且工作時(shí)無(wú)環(huán)境污染。采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)伸展平穩(wěn)，驅(qū)動(dòng)過(guò)程也易于可控，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可逆。

3 限位保護(hù)裝置

電氣限位裝置包括限位傳感器和行程開(kāi)關(guān)。當(dāng)臺(tái)階板運(yùn)動(dòng)超過(guò)極限位置時(shí)所發(fā)出的限位信號(hào)將會(huì)被限位傳感器和行程開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)系統(tǒng)接收。當(dāng)伸出位置傳感器接收到偏離系統(tǒng)設(shè)定位置信號(hào)之后控制系統(tǒng)將會(huì)釋放，驅(qū)動(dòng)器斷開(kāi)，臺(tái)階將停止運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)制動(dòng)，達(dá)到限位保護(hù)的作用[3]。

4 減震器裝置

電流變減震器利用了電流變技術(shù)，這種減震器的阻尼流變特性具有響應(yīng)快、可連續(xù)控制、變化可逆、變化范圍大等特點(diǎn)[4]。它還采用了電控技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)阻尼特性。其工作原理：當(dāng)傳感器采集的臺(tái)階震動(dòng)加速度信號(hào)轉(zhuǎn)化成與之信號(hào)強(qiáng)度成比例的電壓信號(hào)，通過(guò)該信號(hào)分壓輸出到有源帶通濾波器電路進(jìn)行選頻，再將信號(hào)傳輸?shù)娇刂茊卧鶕?jù)信號(hào)進(jìn)行分析判斷和控制來(lái)確定ER減震器中的電壓大小以提供阻尼力的大小。如圖1所示為ER減震器的控制簡(jiǎn)圖，因ER流體的電流靈敏度很高，能夠保證減震器在各種情況下提供合適的阻尼力，減震擺桿和減震連桿采用這樣的減震器就能夠有效減少臺(tái)階板所受到的各種不同大小的震動(dòng)[5]。

可伸縮式臺(tái)階設(shè)計(jì)如圖2，3，4所示，圖中，11-公交車車身；12-固定座；13-U型槽；21-箱體；22-傳動(dòng)蝸輪；23-傳動(dòng)蝸桿；24-固定連架桿；25-同步傳動(dòng)軸；26-軸承；27-擋圈；3-車門轉(zhuǎn)軸；41-伸出位置傳感器；42-收回位置傳感器；43-控制器；51-臺(tái)階板；52-防滑墊；61-第一減震連架桿；62-第二減震連架桿；7-車門；81-減震擺桿；82-減震擋板；83-彈簧。在公交車車身11的底部開(kāi)設(shè)U型槽13，在車身11的底部靠近U型槽13的兩側(cè)設(shè)置固定座12，在固定座12的兩側(cè)分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接第一減震連架桿61和第二減震連架桿62，其下端鉸接有臺(tái)階板51，在臺(tái)階板51的上表面設(shè)置有防滑墊52，鉸接有固定連架桿24，在固定連架桿24的上側(cè)固定連接傳動(dòng)蝸輪22，蝸輪側(cè)嚙合連接傳動(dòng)蝸桿23，傳動(dòng)蝸桿23的上端與車門轉(zhuǎn)軸3固定連接，下端與箱體21下表面通過(guò)軸承26轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)渦輪通過(guò)擋圈27固定，在車身11的底部靠近固定座12的一側(cè)固定連接箱體21，傳動(dòng)蝸輪22與箱體21轉(zhuǎn)動(dòng)連接，采用機(jī)械式傳動(dòng)與電氣驅(qū)動(dòng)，利用公交車開(kāi)門時(shí)車身的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)臺(tái)階前伸供乘客踩踏，關(guān)門時(shí)轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)臺(tái)階自動(dòng)縮回車身底部的凹槽內(nèi)，穩(wěn)定可靠而且占地面積小，采用三組平行四邊形機(jī)構(gòu)作為支撐部件，承載能力強(qiáng)，臺(tái)階前后兩側(cè)的兩組連桿支座設(shè)置有減震器，降低了乘客踩踏臺(tái)階時(shí)的振動(dòng)，提高了裝置的安全穩(wěn)定性。

在固定座12的兩側(cè)分別連接伸出位置傳感器41和收回位置傳感器42，在車身11的底部固定連接控制器43，伸出位置傳感器41和收回位置傳感器42均通過(guò)信號(hào)線與控制器43連接，當(dāng)臺(tái)階伸縮出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)感應(yīng)到位置錯(cuò)誤并發(fā)出警報(bào)，增強(qiáng)了裝置使用時(shí)的安全性。

在箱體21底部的一側(cè)鉸接有擺桿81，在擺桿81的中端固定連接彈簧83，彈簧上端與箱體固定連接，擺桿81的下端鉸接減震擋板82，在臺(tái)階伸出、聯(lián)架桿下落時(shí)，由減震擋板配合減震擺桿減輕連架桿對(duì)裝置產(chǎn)生的沖擊，提高了使用壽命。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)相關(guān)調(diào)查，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》第八章第七條明確規(guī)定：“客車的第一級(jí)踏板高度不大于400mm”，顯然公交車都符合規(guī)定，但是這樣的高度對(duì)于老年人和有些攜帶重物的人來(lái)說(shuō)是非常不便的。該設(shè)計(jì)解決了公交車“門檻高”的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)階的可伸縮，利用限位裝置和減震器使得公交車可伸縮式臺(tái)階設(shè)計(jì)更加的安全可靠。

參考文獻(xiàn)：

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基金：國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目：基于公交車的變形可伸縮式階梯設(shè)計(jì)（201810959068）

*為通訊作者