CN104504825B - 一种公交车呼叫及报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种公交车呼叫及报警装置，属公交应用及安全技术领域。左右壳上均设有导槽、卡槽和半环，左右卡槽间装有卡块，左右导槽间套有滑块；滑块上端槽内铆接有柔性拉带，拉带另一端铆在卡环上，卡环套在栏杆上；滑块下端槽内铆接有一对儿带圆弧的金属片，金属片非圆弧处经铆钉铆接、圆弧处粘有压电片；粘有压电片并经铆钉铆接的两金属片构成换能器，换能器的金属片下端铆在卡块的上端槽内；电路板经螺钉安装在左壳内壁上，电路板上安装有报警按钮、呼叫按钮及储能器。优点在于：与拉手相集成，呼叫及报警操作简单、隐秘；无需电池或电缆供电，能量充足、供电可靠性高；压电片承受较均匀的压应力、可靠性高、发供电电能力强。

Description

一种公交车呼叫及报警装置

技术领域

本发明属于公交车应用及安全技术领域，具体涉及一种公交车呼叫及报警装置，用于乘客到站呼叫及危险报警求助之用。

背景技术

公交车已经成为现代城市居民出行的必备交通工具，然而现行的大多公交车停靠站规则都存在一定的不当或弊端，直接影响到道路交通状况、乘客出行效率及乘车心情，尤其在早晚上下班高峰期，如：大多数公交车不管是否有乘客下车都逢站必停，当无乘客下车时不仅浪费了车内其他乘客的等待时间以及频繁刹车制动及车辆启动的能源，也在一定程度上延长运营时间、加重了交通堵塞；为避免上述现象，某些司乘人员在到站前通过大声喊话的方式询问是否有乘客下车，但由于车厢噪杂常有欲下车乘客反应滞后或无法顺利反馈给司机而耽搁下车，由此引发的乘客与司乘人员间发生冲突与摩擦的事件也时有发生。因此，某些新上线的公交车已经配备了“停靠站呼叫装置”，但其呼叫按钮仅配置在靠近下车门的立柱栏杆上，远离的乘客不便或根本无法使用；此外，人们还提出了更具实用意义的停靠站呼叫装置，即将呼叫按钮置于每个座位及车厢侧壁上，如中国专利201110162213.0等，但这种方法因不便电源布线而难于推广应用。

此外，近年来在公交车上也经常发生偷盗、抢劫、乃至暴恐事件，但目前的公交车上并没有应对此类突发事件的专用远程求助及报警系统；虽然乘客大都随身携带手机，但在危机环境下、尤其是面对盗贼或歹徒时，乘客往往不便、甚至根本没有时间及条件拨打电话，从而延误了报警及救援时间。

发明内容

针对目前公交车停靠站规则及现有停靠站呼叫装置存在的不足和弊端、以及公交车上乘客面对偷盗抢劫及暴恐等突发事件的报警之需求，本发明提出一种公交车呼叫及报警装置。

本发明采用的实施方案是：左壳上设有左导槽、左卡槽和左半环，右壳上设有右导槽、右卡槽和右半环；左右壳经螺钉连接构成外壳，左右半环构成拉环，左右卡槽间装有工字型卡块，左右导槽间套有可上下滑动的工字型滑块的立柱；滑块的上端槽内经铆钉铆接有柔性拉带，拉带的另一端经铆钉铆在卡环上，卡环套在水平栏杆上；滑块的下端槽内经铆钉铆接有一对儿带有圆弧的金属片，两金属片的非圆弧处经铆钉铆接、圆弧处粘有压电片；粘有压电片并经铆钉铆接的两金属片构成换能器，换能器的两金属片的下端经铆钉铆在卡块的上端槽内；电路板经螺钉安装在左壳内壁上，电路板上安装有报警按钮、呼叫按钮及储能器，电路板经导线组L3与压电片及金属片相连，同一金属片上各压电片经导线L1相连，不同金属片上的压电片经导线L2相连。

公交车辆的启动、停止、加速、减速及路面颠簸等都会使外壳发生摆动或振动，从而使换能器与外壳间产生振动，具体表现为换能器长度方向的拉伸或压缩、以及压电片的受力状态的交替变化，压电片所受应力状态变化时即将机械能转成电能；此外，乘客使用拉手的过程中，拉力大小的自然变化、或有意交替地改变拉力的大小也都可使换能器发电；所生成的电能经电路板上的处理电路处理后存储在储能器内；按动报警按钮和呼叫按钮即可直接将信号发射出去，按动呼叫按钮时信号只发射给车内的接收终端，按动报警按钮时信号同时发送给车内及车辆管理或交通部门的终端。

为使换能器能实时地利用车辆颠簸振动发电、具有最大的发电能力、并避免压电片因拉应力过大而损坏，呼叫及报警装置应满足下列条件：

①当滑块的上限位面与左右导槽上表面相接触时，换能器不受拉伸或压缩力的作用、不发生形变，此时金属片上圆弧外表面的最小半径应为其中α＝h_m/h，h＝h_m+h_p，h_p、h_m分别为压电片和金属片厚度，β＝E_m/E_p，E_p、E_m分别为压电片和金属片的杨氏模量， T_p分别为压电材料的机电耦合系数和许用拉应力；

②当外壳向下运动使滑块下限位面与左右导槽下表面相接触时，换能器的金属片刚好被拉直，故换能器的总伸长量等于滑块的行程，即其中L为金属片上单个圆弧弦长，n为单个金属片上的圆弧数量；

③当换能器仅受壳体重量作用时，其静态伸长量为d＝D/2，故合理壳体质量为其中k为换能器拉伸刚度，g为重力加速度。

为使换能器能实时利用车辆颠簸振动发电、具有最大的发电能力、并避免压电片因拉应力过大而损坏，金属片的圆弧外表面的最小半径R、滑块行程D及壳体总质量m分别为： 其中：α＝h_m/h，h＝h_m+h_p，h_p、h_m分别为压电片和金属片的厚度，β＝E_m/E_p，E_p、E_m分别为压电片和金属片的杨氏模量，T_p分别为压电材料的机电耦合系数和许用拉应力，L为金属片上单个圆弧的弦长，n为单个金属片上的圆弧数量，k为换能器拉伸刚度，g为重力加速度。

本发明的特点及优势在于：①呼叫及报警装置与拉手集成一体，呼叫及报警操作简单、过程隐秘；②通过收集车辆运行中的机械能或手动发电供电，无需电池或电缆供电，供电可靠性高、能量充足；③所用预弯型拉伸式换能器始终处于受拉状态，即压电晶片始终承受压应力、且应力分布均匀，故机械可靠性高、发电能力强。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中呼叫及报警装置的结构剖面示意图；

图2是图1的A-A视图；

图3是本发明一个较佳实施例中换能器受外壳重力作用下的非工作状态I部视图；

图4是本发明一个较佳实施例中换能器不受任何外力作用且无形变时的I部视图；

图5是本发明一个较佳实施例中换能器变形量最大时的I部视图；

图6是本发明一个较佳实施例中滑块的结构示意图；

图7是本发明一个较佳实施例中卡块的结构示意图；

具体实施方式

如图1～图7所示，左壳4上设有左导槽4a、左卡槽4b和左半环4c，右壳4’上设有右导槽4a’、右卡槽4b’和右半环4c’；左壳4与右壳4’经螺钉连接构成外壳，左半环4c和右半环4c’构成拉环C，左卡槽4b和右卡槽4b’之间安装有工字型卡块7，左导槽4a和右导槽4a’之间套有可上下滑动的工字型滑块3的立柱3c；滑块3的上端槽3d内通过铆钉铆接有柔性拉带2，拉带2的另一端通过铆钉铆在卡环1上，卡环1套在水平栏杆G上；滑块3下端槽3e内通过铆钉铆接有一对儿带有圆弧的金属片8，所述两个金属片8的非圆弧处通过铆钉10铆接、圆弧处粘有压电片9；粘有压电片9并经铆钉10铆接的两金属片8构成换能器H，换能器H的两金属片8的下端经铆钉铆在卡块7的上端槽7a内；电路板6通过螺钉安装在左壳4内壁上，电路板6上安装有报警按钮5、呼叫按钮5’及储能器N，电路板6经导线组L3与压电片9及金属片8相连，同一金属片8上的各压电片9经导线L1相连，不同金属片8上的压电片9经导线L2相连。

公交车辆的启动、停止、加速、减速及路面颠簸等都会使外壳发生摆动或振动，从而使换能器H与外壳间产生振动，具体表现为换能器H长度方向的拉伸或压缩、以及压电片9的受力状态的交替变化，压电片9所受应力状态变化时即将机械能转成电能；此外，乘客使用拉手的过程中，拉力大小的自然变化、或有意交替地改变拉力的大小也都可使换能器H发电；所生成的电能经电路板6上的处理电路处理后存储在储能器N内；按动报警按钮5和呼叫按钮5’即可直接将信号发射出去，按动呼叫按钮5’时信号只发射给车内的接收终端，按动报警按钮5时信号同时发送给车内及车辆管理或交通部门的终端。

为使换能器H能实时地利用车辆颠簸振动发电、具有最大的发电能力、并避免压电片9因拉应力过大而损坏，呼叫及报警装置应满足下列条件：

①当滑块3的上限位面3a与左导槽4a及右导槽4a’的上表面相接触时，换能器H不受拉伸或压缩力的作用、亦不发生形变，此时金属片8上圆弧外表面的最小半径应为其中α＝h_m/h，h＝h_m+h_p，h_p、h_m分别为压电片9和金属片8的厚度，β＝E_m/E_p，E_p、E_m分别为压电片9和金属片8的杨氏模量， T_p分别为压电材料的机电耦合系数和许用拉应力；

②当外壳向下运动使滑块3下限位面3b与左导槽4a和右导槽4a’的下表面相接触时，换能器H的金属片8刚好被拉直，故换能器H的总伸长量等于滑块3的行程，即其中L为金属片8上单个圆弧弦长，n为单个金属片8上的圆弧数量；

③当换能器H仅受壳体重量作用时，其静态伸长量为d＝D/2，故合理的壳体质量为其中k为换能器拉伸刚度，g为重力加速度。

为使换能器H能实时利用车辆颠簸振动发电、具有最大的发电能力、并避免压电片9因拉应力过大而损坏，金属片8的圆弧外表面的最小半径R、滑块3的行程D及壳体总质量m分别为： 其中α＝h_m/h，h＝h_m+h_p，h_p、h_m分别为压电片9和金属片8厚度，β＝E_m/E_p，E_p、E_m分别为压电片9和金属片8的杨氏模量，T_p分别为压电材料的机电耦合系数和许用拉应力，L为金属片8上单个圆弧弦长，n为单个金属片8上的圆弧数量，k为换能器拉伸刚度，g为重力加速度。

显然，本发明的呼叫及报警装置与拉手集成一体，便于操作、报警过程隐秘；通过收集车辆运行中的机械能或手动发电供电，无需电池或电缆供电，供电可靠性高、能量充足；所用预弯型拉伸式换能器始终处于受拉状态，即压电晶片始终承受压应力、且应力分布均匀，故机械可靠性高、发电能力强。

Claims (1)

1.一种公交车呼叫及报警装置，其特征在于：左壳上设有左导槽、左卡槽和左半环，右壳上设有右导槽、右卡槽和右半环；左右壳经螺钉连接构成外壳，左右半环构成拉环，左右卡槽间装有工字型卡块，左右导槽间套有可上下滑动的工字型滑块的立柱；滑块的上端槽内经铆钉铆接有柔性拉带，拉带的另一端经铆钉铆在卡环上，卡环套在水平栏杆上；滑块的下端槽内经铆钉铆接有一对儿带有圆弧的金属片，两金属片的非圆弧处经铆钉铆接、圆弧处粘有压电片；粘有压电片并经铆钉铆接的两金属片构成换能器，换能器的两金属片的下端经铆钉铆在卡块的上端槽内；电路板经螺钉安装在左壳内壁上，电路板上安装有报警按钮、呼叫按钮及储能器，电路板经导线组L3与压电片及金属片相连，同一金属片上各压电片经导线L1相连，不同金属片上的压电片经导线L2相连；为使换能器能实时利用车辆颠簸振动发电、具有最大的发电能力、并避免压电片因拉应力过大而损坏，金属片的圆弧外表面的最小半径R、滑块行程D及壳体总质量m分别为： $R=h\{\mathrm{\α}+\frac{1}{2[1-\mathrm{\α}(1-\mathrm{\β})]}[{\mathrm{\α}}^2(1-\mathrm{\β})-1-\mathrm{\η}\frac{E_p}{T_p}\left]\right\},$ $D=n[2R\arcsin \left(\frac{L}{2R}\right)-L],$ $m=\frac{\mathrm{nk}}{2g}[2R\arcsin \left(\frac{L}{2R}\right)-L],$ 其中： $\mathrm{\η}=(1-\mathrm{\α})[1-\mathrm{\α}(1-\mathrm{\β})]+\frac{\mathrm{\α\β}}{(1+k_{31}^2)},$ α＝h_m/h，h＝h_m+h_p，h_p、h_m分别为压电片和金属片的厚度，β＝E_m/E_p，E_p、E_m分别为压电片和金属片的杨氏模量，T_p分别为压电材料的机电耦合系数和许用拉应力，L为金属片上单个圆弧的弦长，n为单个金属片上的圆弧数量，k为换能器拉伸刚度，g为重力加速度。