基于共享单车头盔与车锁的一体式设计

潘凡　姜霄　张汉蓉

【摘 要】本系统为一款基于一体式共享单车头盔与车锁的设计，以一体式解锁单车和头盔为核心。 目的是为了防止共享单车配套头盔丢失，以最低的成本为共享单车使用者提供最安全的保障。用户一键解锁单车和头盔、一键归还头单车和头盔，通过蓝牙智能锁实现防盗功能。在保障骑行者骑行安全的前提下，增加公共共享的乐趣。

【关键词】一体式车锁和头盔;安全;防盗;共享

中图分类号： U484 文献标识码： A 文章编号： 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

在倡导全民出行的时代，共享单车应运而生。而骑行头盔更是所有共享单车使用者在未来必备的安全装备。佩戴了安全头盔，一旦发生事故，头盔会起到一定的防震、缓冲作用。如今市场上现有的骑行头盔，并未能给共享单车使用者更好的使用体验。本项目设计基于共享单车车锁与头盔一体式设计，集合了共享单车使用者所需的保护功能，同时也解决了普通共享单车头盔易丟失的问题。

1 现状与问题分析

1.1 骑车佩戴头盔的重要性

头盔，对于骑行者来说，就像是汽车驾驶员所系的安全带，是人们遭遇交通事故后的最后一道防线。据研究表明，头部是人体最脆弱、最易受到致命伤害的部位，在交通事故中，不戴头盔的致死率远远高于其他因素。经测试，头盔可以避免85%的头部受伤，而不戴头盔导致的头部损伤率是戴头盔的2.5倍。骑行过程中存在着许多不可知的危险因素，保障公民的骑行安全，正确佩戴头盔是关键措施。因此，为共享单车配备安全头盔势在必行。

1.2 法律空缺

目前在澳大利亚和美国的部分州，法律会强制规定骑行者必须佩戴头盔[1]。但国内还没有正式发布强制骑自行车必须戴头盔的法律条文，且公民意识薄弱，不文明的骑车现象随处可见，应提前展开预研[2]。

1.3 头盔存在的问题

本项目组成员深入城市内部，对共享单车展开调研。在共享单车的某个停放点，有几辆单车的车筐里都放置着配备的安全头盔。这些头盔与车身同色，顶上为镂空设计，重量较轻，通过弹簧绳连接车头部分，内部固定几根绑带让头盔贴合头部起到保护作用。为共享单车配备安全头盔必然是骑行安全意识的上升的表现，但也存在着一些问题：

（1）头盔与车锁仅有一根橡胶弹簧绳连接，防盗性极低。当用户解锁骑行时，弹簧绳也会对用户造成一定的牵制，易产生安全隐患。（如图1、2）

（2）对下雨天等特殊天气的防御性差，不具备防水功能，用户选择配戴潮湿头盔的概率低。

（3）大部分头盔的表面和内里都布满了污垢，在一定程度上打消了用户配戴的积极性。

图1 头盔掉落       图2 头盔与车的连接方式

2 设计方法和技术

2.1 用户研究方法

2.1.1 用户特征

笔者经调查研究发现，共享单车的目标用户主要集中在20-35岁的年龄阶段，特别是学生和上班族。这部分用户群体的出行需求较高。同时，他们受教育的程度也较高，因此接受新鲜事物的能力强。与互联网的接触频繁是他们成为共享单车主流用户的重要原因。且这部分用户大量集中于交通发达的一线城市，使用共享单车的需求程度高。

2.1.2 用户需求

通过对用户人群的研究分析，得出用户需求主要为学生校区和生活区之间的出行以及上班族上下班通勤的出行需求。上述两种情况即用户在使用单车前已确定了骑行归属地，在特定的时间去往特定的地点，这样的使用情景下，用户对单车的依赖性高，需要设计便捷的头盔使用与归还方式，从提高产品易用性的角度出发提供良好的用户体验。

2.2 蓝牙转接技术

用户安装APP后，可以通过单车的蓝牙智能锁进行定位，然后通过用户手机中的APP完成与后台的交互，再由用户手机的蓝牙来完成与车锁的交互，完成开锁和闭锁功能。运用蓝牙转接技术的智能锁具有开锁稳定、超低功耗的特点。

3 解决方案

基于用户研究的方法和蓝牙转接技术，本设计提供了一体式共享单车头盔与车锁的解决方案。针对共享单车安全装备缺失的情況，在共享单车上增加便携式头盔。主要拟运用工业设计的方法和技术缓解骑行中头部安全问题，达到既能实现共享性又能保证安全性的目的。

车锁主要配备的功能结构有：

（1）控制芯片：智能锁系统的控制中枢。

（2）移动通信芯片：内置sim卡，负责与云端应用后台数据传输，信息反馈。

（3）蓝牙通信模块：主要是用于连接用户手机并实现解锁。

（4）车锁的传感器：感知车锁的开、关状态，和头盔取下和锁住的状况。并将车锁状态，头盔状态信息上报给控制芯片。

（5）车锁的执行器：控制芯片通过执行器对车锁进行开操作。

由以上所有结构配合工作，完成单车与头盔的解锁与锁住。与现有技术相比，本项目在蓝牙智能锁的基础上首次进行了共享单车车锁与单车头盔的结合。

用户在使用共享单车时，先使用手机扫描单车上的二维码，而后向云端发起解锁请求。云端对用户信息、单车信息进行核查，而后将授权信息发送给手机。用户通过手机蓝牙接口将解锁指令和授权信息传递给单车的智能锁，智能锁核验授权信息后解锁，单车锁开关（4）与头盔（1）上的凸起检测装置（5）同时解锁，并将解锁成功的信息通知手机。手机将解锁成功的信息回复给云端，云端开始给用户计费。用户可以取下并装备头盔开始骑行。用户结束骑行后，将头盔放置回车锁处，单车蓝牙锁将处于已锁状态，蓝牙锁将“已锁”状态通过手机上传到云端，用户在手机应用界面结束用车，在应用界面结束用车后，随即费用结算。[3]若没有归还头盔，车锁上的检测凹槽（6）无法检测头盔（1）上的检测凸起（5），则车锁不处于“已锁”状态，车锁上的开关（4）也无法闭合，用户则无法结束用车。如果设备故障，用户可通过APP报修服务后还车。本设计，头盔（1）和车锁上的凹槽（7）完美贴合，可有效固定头盔。（如图3、4）

图3 头盔的放置

图4 一体式头盔与车锁说明书

4 材料及造型分析

4.1骑行头盔的材料应用分析

（1）外壳：骑行头盔的材料有多种，市面上主要材料为塑料，主要为PC和PVC。PC是一体成型头盔，一体成型的头盔经久耐用且耐寒，符合与长时间在户外停放的共享单车配套使用。

（2）填充：骑行安全头盔里面填充的材料主要是EPP新型泡沫塑料。传统的自行车头盔材料多采用EPS塑料，但因其不可分解易对环境造成极大的污染。EPP塑料可在不降低性能的情况下循环使用，符合“可持续发展”理念且无毒无味，是实在的新型环保塑料。[4]

（3）内衬：头盔的内衬采用超疏水-自清洁材料。超疏水表面具有自清洁、防黏附、防雪（黏等功能，在许多领域中用途广泛，可用于解决共享单车的卫生问题。

本头盔设计采用耐冲击复合PC外壳，填充采用高密度EPP缓冲层，辅以自清洁内衬。稳定性强、重量轻且卫生，为使用者提供头部保护和良好的用户体验。

图5 头盔六面图

4.2 骑行头盔的造型分析

骑行头盔趋向于更全面、平滑、通勤的设计。在自行车事故中，这些设计通常可以最大限度地吸收冲击力。更适合于休闲和通勤骑车人选择，然而专业自行车手和赛车手仍倾向于选择符合空气动力学原理的狭长形头盔。本项目对头盔的造型进行了多次的简化，使其易于批量制造，成本低且安全性高，同时也考虑了风阻对骑行的影响。色彩方面，最重要的是要考虑在交通道路正常情况和特殊情况的可视性，在可视度较低的环境依然能被看到，从注视头盔的驾驶员们的心理和情绪来说，能引起他们的积极的情绪，最终决定采用显眼的黄色作为主色。[5]（如图5）

5 结语

共享单车的骑行安全问题不容忽视，事故频发的现象在某种程度上也影响着社会的稳定，并造成一定的社会负担。本项目涉及共享单车安全的新领域，打造新的产品共享模式。通过工业技术，以小成本解决大问题，将在很大程度上减少骑行事故给用户带来的伤害，加强用户的安全感，进一步产生显著的社会效益。

【参考文献】

[1]国外推动佩戴安全头盔的做法[J].汽车与安全，2018（12）：59.

[2]喻彦，彭娟娟，李庆峰，周德定，高宁，苏慧佳，徐乃婷.上海市电动自行车驾乘人员安全头盔使用情况现场实测[J].上海预防医学，2018（09）：730-734.

[3]王一鸣.从“云端应用”透视共享单车[J].通信世界，2017（27）：44-45.

[4]唐皓基，张汉蓉，姜霄.共享单车领域中安全头盔CMF研究与实践[J].科技视界，2018（30）：10-12.

[5]吴佳伟.自行车类女性头盔的设计概述[J].艺术科技，2015，28（03）：10+88.