公交车后乘客车门防夹装置的改进设计

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【摘 要】现今社会，随着人口和地域的不断增加，公交车的需求也快速增长。但公交车门“咬人”的事件却屡屡发生，于是一套完备的防夹系统便显得越来越重要。本文从理论分析，硬件选择及设计，软件设计及执行机构的运行等方面对原有的防夹装置进行了改进设计，以保证司机关门过程中若有东西被夹，可以实现报警并使车门自动打开，能够有效的保护乘客的安全。

【关键词】公交车门；防夹；报警；自动打开

1.引言

公共汽车是最为普遍的一种大众运输工具。城市化和机动化的发展，使城市人口和地域不断增加，对公共交通的需求相应快速增长，要求公共交通企业投入更多的客车。但是目前出现的公交车门控系统功能比较单一，实现门的电控或只是简单的报警，而且多数的装置产品均是国外产品，需要对我国现有公交车门结构进行调整改装，且费用较高。因此，对现有公交车门的改进，不仅可以改善乘客的安全，减少乘客与司机的纠纷，也可以大大减少驾驶员的工作压力。因此对于运用ECU、传感器等技术进行的公交车门安全性改进研究，具有重要的意义和应用价值。

2.理论研究

本项目主要研究公交车门开启或关闭过程中遇到障碍物时的保护系统。项目研究目标是利用气压传动，红外线传感器，角位置传感器（电位器），ECU（汽车专用单片机）的工作原理，设计电子电路，实现不安全时报警并使车门回复。从而保护乘客的乘车安全，为司机减少一些不必要的安全隐患。

下面先介绍本系统的几个执行元件：

1）依据公交车门的气压传动和机械运动原理，利用角位移传感器（电位器），收集车门当前的运动状况。既车门旋转的角度。

2）红外线传感器发送装置发出红外线，单片机根据检测到的高低电平信号，判断是否有障碍物存在。

3）利用电磁阀控制气动传动线路的通闭，如果串联电磁阀打开，即使司机按下关门按钮，车门也不能关闭。并联电磁阀关闭，串联电磁阀打开，车门自动开启。

2.下面介绍通过系统实现研究目标的过程

2.1车门打开

需要打开车门时，司机按下按钮换向阀1，压缩空气便经过阀1到单向阀5，把气压控制信号送到气控换向阀8的a侧。压缩空气便经过阀8的左位和单向节流阀9中的单向阀到气缸有杆腔，推动活塞而使车门开启。

2.2车门关闭

1）车门正常关闭。

需要关闭车门时，司机按下关门电磁阀（电磁换向阀3），此时障碍物传感器工作，将检测结果输入控制器，判断无障碍物时，控制器发出信号将串联电磁阀（电磁换向阀4）打开。把气压控制信号送到气控换向阀8的b侧，压缩空气经过阀8的右位和单向节流阀10中的单向阀到气缸的无杆腔，推动活塞使车门关闭。公交车后乘客门安全控制系统简图如图1-1所示，公交车后乘客门气路操纵系统如图1-2所示。

图2-1 公交车后乘客门安全控制系统简图（上左）

图2-2 公交车后乘客门气路操纵系统（上右）

2）车门关闭遇障。

车门在关闭过程中，车门位置传感器工作，将检测信号传到控制器中，当判断到车门关闭受阻时，控制器发出信号将串联电磁阀（电磁换向阀4）关闭，并联电磁阀（电磁换向阀2）打开。把气压控制信号送到气控换向阀8的a侧。压缩空气便经过阀8的左位和单向节流阀9中的单向阀到气缸有杆腔，推动活塞而使车门重新开启。

3.硬件设计

3.1单片机的选择

本系统的研究是基于LY-51S V2.2单片机开发板上的，本文选的单片机是一个16位的单片机，开发板上有很多硬件设备，可以实现很多功能，如供电跳线端子，控制数码管独立供电、串行信号转并行信号、八个LED灯、光敏热敏电阻、喇叭以及调音功能、数模/模数转换、独立共阳数码管等。此开发板使用独立模式结构，大部分模块都是完全独立的，仅有电源部分连接，信号接口部分默认悬空，需要用到该器件时，用杜邦线连接到对应的单片机端口，不使用时悬空即可。这种方式大大提高了自由度，这些模块完全独立，可以自由配置端口，连接其他类型单片机的最小系统板就可以组成相应的开发板。

3.2主要硬件的选择

红外线传感器的型号： E18-B03N1

性能参数： I

电位器：有W3和W4两个电位器，考虑到使用PCF8591的AD2通道，选用W3电位器。

继电器：用较小的电流去控制较大的电流的一种自动开关。开发板只提供5V的电压就能控制继电器的开闭，如果单片机要控制大于5V的用电设备，就需要通过继电器电隔离，保证操作安全。

开发板提供5V的电压控制继电器的开闭，从而控制高于5V的用电设备，保证了操作的安全性能。

A/D转化器的型号：PCF8591八位A/D和D/A转换器；

工作电压：2.5V-6V；待机机电流低；12C总线串行输入/输出；通过三个硬件地址引脚编址；采样速率取决于12C总线速度；四个模拟输入可编程为单端或差分输入；自动增量通道选择；模拟电压范围VSS-VDD；片上跟踪与保持电路；8位逐次逼近式A/D转换。

参考文献：

[1]罗鹏. 客车车门模块控制系统（MTS） .汽车与配件[M]， 2007， 30.

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[4]韩立祥.客车车门控制与同车制动互锁系统.汽车与配件[M]，1989.2.

[5]缪冬. 红外感应式公交车门防夹装置[J].视野，2011，000（001）：45.