公交车车门启闭自动控制装置的研究

刘克旺

（青岛职业技术学院 海尔学院，山东 青岛 266555）

城市公交车比其他交通工具有载客多、快捷方便等优点，是城市居民的首选交通工具，在城市的经济社会发展中发挥重要作用。但是，也时常发生由于个别公交车驾驶员素质不高加上经济利益驱动等原因，使得一些公交车未把车停稳就开启车门，或起步时车门未及时关闭，而使乘客被甩出车外，致使乘客受伤、致残、甚至死亡的事件。“甩客”的公交车都有一些共性，如：车未停稳即开启车门、车门未关闭即急速起步等。这些问题的关键，在于车门的开闭时刻和起步的时机没有协调好。如果把车门的开闭时间控制好，与公交车的起步或停车时机相协调，即可防止甩客事故的发生。但仅仅依靠驾驶员控制车门的启、闭时刻，是难以防止事故发生的。

研究相应的控制系统，可以为公交部门提供实用的自动控制装置，同时也可为防止公交车甩客的其他解决方案的研究提供新的思路。据报道，上海的部分公交车已采用起步前关车门的自动控制装置[1]，以防止起步时的甩客事故，但尚未找到公交车行驶和停车时开车门防止乘客甩出车外的最佳方法。本文针对公交车甩客的关键问题，提出了采用车速传感器、继电器技术实现的一种简便实用的公交车停车、起步时防甩客装置。该装置不仅能够自动控制公交车门的启闭时刻，而且能够解决目前最为关键的公交车驾驶员安全意识问题。其应用必将为公交车运行时车门的启、闭提供一种安全、自动、高效率的控制方法。

1 自动控制系统装置简述

本装置主要由检测系统和执行系统两部分组成。

1.1 检测系统

检测系统能自动检测公交车行驶的状态，并根据这些状态，自动控制公交车的车门开启开关和制动系统。检测系统采用高精度测速发电机作为车辆行驶状态的采样元件[2]，从而保证了所设计的装置能够准确地完成对车辆状态相关参数的检测。整个检测系统的电控部分，主要由同步发电机及数/模转换器、放大器等组成[3]。测速发电机，能自动检测车辆停止或行驶的状态，信号被放大器放大用来控制制动器和车门开关回路的通、断。

1.2 执行系统

执行系统的主要作用，是协助驾驶员掌握正确的车门启、闭时刻。其主要由继电器J11、J21、J31、电磁阀等元件组成。执行系统是前、后车门启、闭控制的执行辅助机构，主要完成车门的启、闭功能，如公交车行驶时，车门无法开启；停驶时，可以开启车门；起步前，前后车门均须关闭等，其执行元件主要是电磁阀和继电器[4]。

2 检测系统工作原理简介

2.1 测速发电机

测速发电机为公交车运行状态的检测元件，实际上就是车速传感器。其安装在变速器上，变速器输出轴通过从动齿轮，带动车速传感器的转子轴转动，转子轴转动时，会产生脉冲信号。脉冲信号分成两路：一路进入组合仪表后，被换算成实际车速显示在仪表上；一路将转速信号转变成电压信号，用来控制继电器J11。

2.2 检测控制电路

控制电路见图1。测速发电机的脉冲信号输入数/模转换器后，经放大器推动继电器J11。其工作原理为：

（1）公交车未停止行驶时，车速传感器有电压输出，放大电路无输出，控制车门开关回路的继电器J11不得电、触点J11-1断开、车门开关回路断开，即前后门开关均不起作用，故车门无法开启。

（2）公交车停止行驶时，车速传感器无电压输出，放大电路有输出，控制门开关回路的继电器J11得电、触点J11-1接通、停车指示灯亮、门开关回路接通，即门开关起作用，故车门可以开启。

继电器J11的存在，还可防止驾驶员在公交车行使过程中，由于误操作导致任一个车门开启，使乘客甩出车外。

图1 检测控制电路（前、后门关闭状态）

3 执行系统工作原理简介

执行系统的作用，是借助于公交车行驶或停止的状态，按照相应的条件，在满足条件后车门才能启或闭。

3.1 电磁阀及控制电路

公交车起步时，防甩乘客的关键在于起步前，前、后车门均应完全关闭。要满足这个条件，最简单的方法是用前、后门关门继电器控制制动器的制动总泵。为此，对采用气压制动方式的公交车制动系统作简单介绍[5]。

汽车制动系统的结构简图如图2所示。

图2 公交车气压式制动机构简图

从图2可看出，制动系统主要由1个制动总泵、4个制动分泵、管路、动力源、控制装置等组成。如果在图2的A点处串联1个车辆行驶时高压空气可畅通无阻、车辆停止时将高压空气锁住的电磁阀，并且这个电磁阀受前后门关门继电器的控制，即车辆行驶时，电磁阀不起作用（阀门开启）；停车后，在驾驶员释放制动踏板前,如停车指示灯亮再开启任意车门时，阀门闭锁，而且只有两个车门均关闭后（即准备起步时），电磁阀阀门才能开启。这样，就能保证只有前后车门均关闭后，车辆才能顺利起步，从而防止起步时的甩客事故。

公交车停稳后，驾驶员须将制动踏板踩到底，停车指示灯亮后，再开启车门，松开制动器。前后门开启开关任一个动作，即会使在图2A点处的电磁阀得电，使电磁阀关闭，4个制动分泵中的高压气体无法释放。这时如不关闭车门，由于公交车已被制动，起步将无法进行。

此电磁阀为常通阀，得电时关闭。其主要作用，是控制公交车的起步时刻。其控制电路见图3。电路的工作原理是：停车后，驾驶员将制动踏板踩到底，停车指示灯亮后，开启车门。这时，驾驶员方可放松制动踏板。任一个车门开启后，即J21-2、J31-2中的一个或全部闭合电磁阀线圈均可得电。电磁阀的作用，是保证车门开启后，车子制动系统被锁住而不能起步。只有满足了这个条件，才能保证起步时乘客不会被甩出车外。

图3 电磁阀控制电路

电磁阀得电后，使4个制动分泵的气压无法释放，因此可取代公交车普遍使用的手动制动锁止阀。它的存在，减轻了驾驶员的劳动强度，并可防止由于驾驶员误操作导致公交车停车后的溜车。

3.2 继电器

执行系统中共有 5 个继电器，即 J11、J21、J22、J31、J32。

继电器J11受控于车速传感器，继电器J21、J31控制前后门开启，继电器J22、J32控制前后门关闭等。这些继电器组合，成了公交车起步、停车时控制车门启、闭时刻的自动控制装置中的执行系统。

公交车停车时防甩乘客的关键，在于公交车完全停稳后，前、后车门才应能开启。要满足这个条件，在车速＞0 km/h时，门开关至电源的通路被继电器J11的触点J11-1切断，车门无法开启；在车速=0 km/h时，继电器J11的触点J11-1将门开关至电源的电路接通，车门可以开启。其控制原理图见图3。

只有前后车门均关闭后（即J21、J31失电，J21-2、J31-2均断开后，见图3），电磁阀才能失电，高压气体才能释放，公交车方可顺利起步。

自图3中可以看出，前、后门开启继电器的常开触点，至少有两组：一组控制前后门的开启（J21-1、J31-1等触点），另一组控制电磁阀电磁绕组（J21-2、J31-2等触点）。

4 结束语

通过对公交车“甩客”原因的分析，提出了停车、起步时防甩客装置，对于车辆起步、停车时启、闭车门时刻的控制，是十分必要的，该装置采用条件控制的方法，能够实现车辆在起步、停车时启、闭车门时刻的自动控制。按本文所述方法制成的装置，具有较高的实用价值，而且对驾驶员基本没有附加的技术要求，操作简单易学。另外，该装置还有着结构简单、价格便宜、安装方便等优点。

[1]栾晓娜.巴士公交添新装置防乘客摔伤[N].东方早报，2007-09-18.

[2]刘灿军.实用传感器[M].北京：国防工业出版社，2004.

[3]徐丽香.数字电子技术[M].北京：电子工业出版社，2006.

[4]程 鹏.自动控制原理[M].北京：高等教育出版社，2003.

[5]齐志鹏.汽车制动系统的结构原理与检修[M].北京：人民邮电出版社，2002.