潘凡　姜霄　張漢蓉

【摘 要】本系統(tǒng)為一款基于一體式共享單車(chē)頭盔與車(chē)鎖的設(shè)計(jì)，以一體式解鎖單車(chē)和頭盔為核心。 目的是為了防止共享單車(chē)配套頭盔丟失，以最低的成本為共享單車(chē)使用者提供最安全的保障。用戶一鍵解鎖單車(chē)和頭盔、一鍵歸還頭單車(chē)和頭盔，通過(guò)藍(lán)牙智能鎖實(shí)現(xiàn)防盜功能。在保障騎行者騎行安全的前提下，增加公共共享的樂(lè)趣。

【關(guān)鍵詞】一體式車(chē)鎖和頭盔;安全;防盜;共享

中圖分類(lèi)號(hào)： U484 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）31-0011-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.005

Integrated Design of Bicycle Helmet and Lock Based on Shared Bicycle Helmet

PAN Fan JIANG Xiao ZHANG Han-rong

（Jiaxing University， Jiaxing Zhejiang 314000， China）

【Abstract】This system is a design based on integrated shared bicycle helmet and lock， with the core of integrated unlocking bicycle and helmet. The purpose is to prevent the loss of the matching helmet of the shared bicycle and provide the safest guarantee for the users of the shared bicycle at the lowest cost. Users unlock the bicycle and helmet with one button， return the first bicycle and helmet with one button， and realize the anti-theft function through Bluetooth intelligent lock. On the premise of guaranteeing the safety of cycling， we should increase the fun shared by the public.

【Key words】Integrated locks and helmet; Safety; Anti-theft; Sharing

0 引言

在倡導(dǎo)全民出行的時(shí)代，共享單車(chē)應(yīng)運(yùn)而生。而騎行頭盔更是所有共享單車(chē)使用者在未來(lái)必備的安全裝備。佩戴了安全頭盔，一旦發(fā)生事故，頭盔會(huì)起到一定的防震、緩沖作用。如今市場(chǎng)上現(xiàn)有的騎行頭盔，并未能給共享單車(chē)使用者更好的使用體驗(yàn)。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)基于共享單車(chē)車(chē)鎖與頭盔一體式設(shè)計(jì)，集合了共享單車(chē)使用者所需的保護(hù)功能，同時(shí)也解決了普通共享單車(chē)頭盔易丟失的問(wèn)題。

1 現(xiàn)狀與問(wèn)題分析

1.1 騎車(chē)佩戴頭盔的重要性

頭盔，對(duì)于騎行者來(lái)說(shuō)，就像是汽車(chē)駕駛員所系的安全帶，是人們?cè)庥鼋煌ㄊ鹿屎蟮淖詈笠坏婪谰€。據(jù)研究表明，頭部是人體最脆弱、最易受到致命傷害的部位，在交通事故中，不戴頭盔的致死率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他因素。經(jīng)測(cè)試，頭盔可以避免85%的頭部受傷，而不戴頭盔導(dǎo)致的頭部損傷率是戴頭盔的2.5倍。騎行過(guò)程中存在著許多不可知的危險(xiǎn)因素，保障公民的騎行安全，正確佩戴頭盔是關(guān)鍵措施。因此，為共享單車(chē)配備安全頭盔勢(shì)在必行。

1.2 法律空缺

目前在澳大利亞和美國(guó)的部分州，法律會(huì)強(qiáng)制規(guī)定騎行者必須佩戴頭盔[1]。但國(guó)內(nèi)還沒(méi)有正式發(fā)布強(qiáng)制騎自行車(chē)必須戴頭盔的法律條文，且公民意識(shí)薄弱，不文明的騎車(chē)現(xiàn)象隨處可見(jiàn)，應(yīng)提前展開(kāi)預(yù)研[2]。

1.3 頭盔存在的問(wèn)題

本項(xiàng)目組成員深入城市內(nèi)部，對(duì)共享單車(chē)展開(kāi)調(diào)研。在共享單車(chē)的某個(gè)停放點(diǎn)，有幾輛單車(chē)的車(chē)筐里都放置著配備的安全頭盔。這些頭盔與車(chē)身同色，頂上為鏤空設(shè)計(jì)，重量較輕，通過(guò)彈簧繩連接車(chē)頭部分，內(nèi)部固定幾根綁帶讓頭盔貼合頭部起到保護(hù)作用。為共享單車(chē)配備安全頭盔必然是騎行安全意識(shí)的上升的表現(xiàn)，但也存在著一些問(wèn)題：

（1）頭盔與車(chē)鎖僅有一根橡膠彈簧繩連接，防盜性極低。當(dāng)用戶解鎖騎行時(shí)，彈簧繩也會(huì)對(duì)用戶造成一定的牽制，易產(chǎn)生安全隱患。（如圖1、2）

（2）對(duì)下雨天等特殊天氣的防御性差，不具備防水功能，用戶選擇配戴潮濕頭盔的概率低。

（3）大部分頭盔的表面和內(nèi)里都布滿了污垢，在一定程度上打消了用戶配戴的積極性。

圖1 頭盔掉落? ? ? ?圖2 頭盔與車(chē)的連接方式

2 設(shè)計(jì)方法和技術(shù)

2.1 用戶研究方法

2.1.1 用戶特征

筆者經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，共享單車(chē)的目標(biāo)用戶主要集中在20-35歲的年齡階段，特別是學(xué)生和上班族。這部分用戶群體的出行需求較高。同時(shí)，他們受教育的程度也較高，因此接受新鮮事物的能力強(qiáng)。與互聯(lián)網(wǎng)的接觸頻繁是他們成為共享單車(chē)主流用戶的重要原因。且這部分用戶大量集中于交通發(fā)達(dá)的一線城市，使用共享單車(chē)的需求程度高。

2.1.2 用戶需求

通過(guò)對(duì)用戶人群的研究分析，得出用戶需求主要為學(xué)生校區(qū)和生活區(qū)之間的出行以及上班族上下班通勤的出行需求。上述兩種情況即用戶在使用單車(chē)前已確定了騎行歸屬地，在特定的時(shí)間去往特定的地點(diǎn)，這樣的使用情景下，用戶對(duì)單車(chē)的依賴(lài)性高，需要設(shè)計(jì)便捷的頭盔使用與歸還方式，從提高產(chǎn)品易用性的角度出發(fā)提供良好的用戶體驗(yàn)。

2.2 藍(lán)牙轉(zhuǎn)接技術(shù)

用戶安裝APP后，可以通過(guò)單車(chē)的藍(lán)牙智能鎖進(jìn)行定位，然后通過(guò)用戶手機(jī)中的APP完成與后臺(tái)的交互，再由用戶手機(jī)的藍(lán)牙來(lái)完成與車(chē)鎖的交互，完成開(kāi)鎖和閉鎖功能。運(yùn)用藍(lán)牙轉(zhuǎn)接技術(shù)的智能鎖具有開(kāi)鎖穩(wěn)定、超低功耗的特點(diǎn)。

3 解決方案

基于用戶研究的方法和藍(lán)牙轉(zhuǎn)接技術(shù)，本設(shè)計(jì)提供了一體式共享單車(chē)頭盔與車(chē)鎖的解決方案。針對(duì)共享單車(chē)安全裝備缺失的情況，在共享單車(chē)上增加便攜式頭盔。主要擬運(yùn)用工業(yè)設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)緩解騎行中頭部安全問(wèn)題，達(dá)到既能實(shí)現(xiàn)共享性又能保證安全性的目的。

車(chē)鎖主要配備的功能結(jié)構(gòu)有：

（1）控制芯片：智能鎖系統(tǒng)的控制中樞。

（2）移動(dòng)通信芯片：內(nèi)置sim卡，負(fù)責(zé)與云端應(yīng)用后臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸，信息反饋。

（3）藍(lán)牙通信模塊：主要是用于連接用戶手機(jī)并實(shí)現(xiàn)解鎖。

（4）車(chē)鎖的傳感器：感知車(chē)鎖的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)，和頭盔取下和鎖住的狀況。并將車(chē)鎖狀態(tài)，頭盔狀態(tài)信息上報(bào)給控制芯片。

（5）車(chē)鎖的執(zhí)行器：控制芯片通過(guò)執(zhí)行器對(duì)車(chē)鎖進(jìn)行開(kāi)操作。

由以上所有結(jié)構(gòu)配合工作，完成單車(chē)與頭盔的解鎖與鎖住。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本項(xiàng)目在藍(lán)牙智能鎖的基礎(chǔ)上首次進(jìn)行了共享單車(chē)車(chē)鎖與單車(chē)頭盔的結(jié)合。

用戶在使用共享單車(chē)時(shí)，先使用手機(jī)掃描單車(chē)上的二維碼，而后向云端發(fā)起解鎖請(qǐng)求。云端對(duì)用戶信息、單車(chē)信息進(jìn)行核查，而后將授權(quán)信息發(fā)送給手機(jī)。用戶通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙接口將解鎖指令和授權(quán)信息傳遞給單車(chē)的智能鎖，智能鎖核驗(yàn)授權(quán)信息后解鎖，單車(chē)鎖開(kāi)關(guān)（4）與頭盔（1）上的凸起檢測(cè)裝置（5）同時(shí)解鎖，并將解鎖成功的信息通知手機(jī)。手機(jī)將解鎖成功的信息回復(fù)給云端，云端開(kāi)始給用戶計(jì)費(fèi)。用戶可以取下并裝備頭盔開(kāi)始騎行。用戶結(jié)束騎行后，將頭盔放置回車(chē)鎖處，單車(chē)藍(lán)牙鎖將處于已鎖狀態(tài)，藍(lán)牙鎖將“已鎖”狀態(tài)通過(guò)手機(jī)上傳到云端，用戶在手機(jī)應(yīng)用界面結(jié)束用車(chē)，在應(yīng)用界面結(jié)束用車(chē)后，隨即費(fèi)用結(jié)算。[3]若沒(méi)有歸還頭盔，車(chē)鎖上的檢測(cè)凹槽（6）無(wú)法檢測(cè)頭盔（1）上的檢測(cè)凸起（5），則車(chē)鎖不處于“已鎖”狀態(tài)，車(chē)鎖上的開(kāi)關(guān)（4）也無(wú)法閉合，用戶則無(wú)法結(jié)束用車(chē)。如果設(shè)備故障，用戶可通過(guò)APP報(bào)修服務(wù)后還車(chē)。本設(shè)計(jì)，頭盔（1）和車(chē)鎖上的凹槽（7）完美貼合，可有效固定頭盔。（如圖3、4）

圖3 頭盔的放置

圖4 一體式頭盔與車(chē)鎖說(shuō)明書(shū)

4 材料及造型分析

4.1騎行頭盔的材料應(yīng)用分析

（1）外殼：騎行頭盔的材料有多種，市面上主要材料為塑料，主要為PC和PVC。PC是一體成型頭盔，一體成型的頭盔經(jīng)久耐用且耐寒，符合與長(zhǎng)時(shí)間在戶外停放的共享單車(chē)配套使用。

（2）填充：騎行安全頭盔里面填充的材料主要是EPP新型泡沫塑料。傳統(tǒng)的自行車(chē)頭盔材料多采用EPS塑料，但因其不可分解易對(duì)環(huán)境造成極大的污染。EPP塑料可在不降低性能的情況下循環(huán)使用，符合“可持續(xù)發(fā)展”理念且無(wú)毒無(wú)味，是實(shí)在的新型環(huán)保塑料。[4]

（3）內(nèi)襯：頭盔的內(nèi)襯采用超疏水-自清潔材料。超疏水表面具有自清潔、防黏附、防雪（黏等功能，在許多領(lǐng)域中用途廣泛，可用于解決共享單車(chē)的衛(wèi)生問(wèn)題。

本頭盔設(shè)計(jì)采用耐沖擊復(fù)合PC外殼，填充采用高密度EPP緩沖層，輔以自清潔內(nèi)襯。穩(wěn)定性強(qiáng)、重量輕且衛(wèi)生，為使用者提供頭部保護(hù)和良好的用戶體驗(yàn)。

圖5 頭盔六面圖

4.2 騎行頭盔的造型分析

騎行頭盔趨向于更全面、平滑、通勤的設(shè)計(jì)。在自行車(chē)事故中，這些設(shè)計(jì)通常可以最大限度地吸收沖擊力。更適合于休閑和通勤騎車(chē)人選擇，然而專(zhuān)業(yè)自行車(chē)手和賽車(chē)手仍傾向于選擇符合空氣動(dòng)力學(xué)原理的狹長(zhǎng)形頭盔。本項(xiàng)目對(duì)頭盔的造型進(jìn)行了多次的簡(jiǎn)化，使其易于批量制造，成本低且安全性高，同時(shí)也考慮了風(fēng)阻對(duì)騎行的影響。色彩方面，最重要的是要考慮在交通道路正常情況和特殊情況的可視性，在可視度較低的環(huán)境依然能被看到，從注視頭盔的駕駛員們的心理和情緒來(lái)說(shuō)，能引起他們的積極的情緒，最終決定采用顯眼的黃色作為主色。[5]（如圖5）

5 結(jié)語(yǔ)

共享單車(chē)的騎行安全問(wèn)題不容忽視，事故頻發(fā)的現(xiàn)象在某種程度上也影響著社會(huì)的穩(wěn)定，并造成一定的社會(huì)負(fù)擔(dān)。本項(xiàng)目涉及共享單車(chē)安全的新領(lǐng)域，打造新的產(chǎn)品共享模式。通過(guò)工業(yè)技術(shù)，以小成本解決大問(wèn)題，將在很大程度上減少騎行事故給用戶帶來(lái)的傷害，加強(qiáng)用戶的安全感，進(jìn)一步產(chǎn)生顯著的社會(huì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]喻彥，彭娟娟，李慶峰，周德定，高寧，蘇慧佳，徐乃婷.上海市電動(dòng)自行車(chē)駕乘人員安全頭盔使用情況現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)[J].上海預(yù)防醫(yī)學(xué)，2018（09）：730-734.

[3]王一鳴.從“云端應(yīng)用”透視共享單車(chē)[J].通信世界，2017（27）：44-45.

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