CN105946771B - 一种校车安全系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种校车安全系统，包括车身和车厢，车厢内设置有乘客座椅和驾驶员座椅，其关键在于：所述校车安全系统包括防锁人装置、安全带自锁紧装置、防侧翻装置、驾驶员状态监控装置和主控装置。本发明通过防锁人装置有效避免车内遗漏乘客，一旦发现锁人还能自动作出通风、警示等操作以减少被锁乘客的生命危险；通过安全带自锁紧装置减少乘客因未锁紧安全带而带来的安全隐患；通过防侧翻装置减少车辆侧翻的风险；还通过驾驶员状态监控装置监控驾驶员的驾驶状态并及时作出提醒，避免因驾驶员注意力不集中而造成安全事故；因此，本发明能极大的提升校车的安全性能，减少安全事故发生的概率，具有很强的实用价值。

Description

一种校车安全系统
技术领域
本发明涉及一种校车安全系统。
背景技术
近年来，校车安全事故频发，车内锁人造成窒息死亡、车辆侧翻、车辆碰撞时乘客被甩出车外等现象屡屡出现。这些事故的发生一方面是由于工作人员责任心不强、工作疏忽造成，另外一方面也存在校车本身结构不够安全的问题。尤其是对于幼儿园及中小学使用的校车，因为小孩子本身缺乏安全意识和自我保护的能力，因此，更加迫切的需要增加校车本身的安全功能，从结构上减少事故发生的概率，提高校车的安全性。
现有的校车安全系统一般采用强制巡视和自动清点人数等方式来实现防锁人的目的，巡视方式极大的依赖于工作人员的责任心，而自动清点人数的方式往往需要乘客佩戴相应的终端才能识别，一旦乘客忘记携带终端则无法完成清点工作；对于防侧翻的功能设计而言，现有的设计大多局限于对于侧翻的预警预判，但缺乏主动的防御功能和缓解侧翻风险的设计，因此，其实用价值不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有防锁人、安全带自锁紧、防侧翻和驾驶员状态监控功能的校车安全系统。
为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种校车安全系统，包括车身和车厢，车厢内设置有乘客座椅和驾驶员座椅，其特征在于：所述校车安全系统包括防锁人装置、安全带自锁紧装置、防侧翻装置、驾驶员状态监控装置和主控装置。
所述主控装置包括：控制芯片、无线信号发送模块、计时模块、减速控制模块和图像处理模块；所述减速控制模块与车辆制动系统相连。
所述防锁人装置包括：设置在每个乘客座椅上的压力传感器、设置在车厢内地面上的热释电红外传感器、设置在驾驶员前方控制台上方的显示装置、设置在车厢顶部的通风换气装置、以及设置在车厢外部的车外警示装置；压力传感器用于判断座位上是否有人员尚未离开，热释电红外传感器用于判断车厢内是否存在未坐在座位上的人员，这些信息都将实时传递到显示装置上供驾驶员查看确认，以防有乘客被锁；当压力传感器或热释电红外传感器检测到有乘客信息存在而一定时间间隔内驾驶员并未打开车门，即可判定驾驶员已经离开且车内存在被锁人员，此时，通风换气装置、车外警示装置和主控装置内部的无线信号发送模块同步启动执行通风换气、通知周边人员参与协助和通知工作人员前来处置的操作。
所述安全带自锁紧装置包括：分设在乘客座椅两侧的锁扣端和插销端；所述锁扣端的锁孔内部设置有位置传感器；所述插销端外侧有两块张开的夹片，所述夹片的一端分别位于插销端的两侧，夹片的另一端通过电动弹簧铰链连接；所述电动弹簧铰链的侧面还连接有一根弧形的弹性传送条，该弹性传送条的另一端穿过固定在乘客座椅一侧的限位装置上的限位孔以后与电机输出端固定连接；所述限位装置远离乘客座椅的一端呈向上倾斜的状态。
所述防侧翻装置包括：设置在车厢地面下方的容纳腔，所述容纳腔沿车厢长度方向被平均分成左右两列，每列中又被拆分成相同大小的多个容纳区；所述容纳腔的容纳区中沿车厢长度方向左右交替设置有重量平衡块，每个容纳区上方均设置有滑动槽，重量平衡块底部卡设于对应滑动槽内，容纳腔内左右两列之间每个容纳区对应处均设置有电动卡销，每个容纳区外侧均设置有液压缸；所述容纳腔下方还设置有多个高压喷气装置，该高压喷气装置与设置在车身底部外表面沿车身长度方向的两侧上的喷气口相连；所述车身底部外表面上还设置有多个倾角传感器，车身前端外表面上还设置有速度传感器，车厢内方向盘的转向轴上还设置有转向角度传感器；通过转向角度传感器捕捉到的转向角度、倾角传感器捕捉到的车身倾斜角度、以及速度传感器捕捉到的车辆速度三个信号综合判断当前车辆是否存在侧翻风险，若存在，则及时调整重量平衡块的位置以改变车辆不同侧面的重量达到保持车身稳定的目的，或/和通过不同侧面的喷气口喷出高压气体对车身产生反作用力来减少车辆发生侧翻的风险；当判断车辆存在向左侧翻的可能时，则将重量平衡块全部滑动至车辆右侧，通过增加车辆右侧重量保持车身稳定；或/和控制左侧喷气口喷出高压气体，该高压气体与地面接触后对车身左侧产生反作用力，使车身向右侧发生偏移，防止车辆向左侧翻；若存在向右侧翻可能时，原理一致；必要时，主控装置内的减速控制模块还会控制车辆强制减速。
所述驾驶员状态监控装置包括：设置在驾驶员前方的摄像头、车内警示装置、设置在驾驶员座椅靠背背面的鼓风装置和震动装置；所述摄像头与主控装置内部的图像处理模块相连；所述鼓风装置与设置在驾驶员座椅靠背正面靠近驾驶员颈部位置的吹风口相连；所述震动装置与设置在驾驶员座椅靠背中间隆起部位内部的震动头相连。
所述控制芯片型号为AT89C20。
所述摄像头、倾角传感器、转向角度传感器、速度传感器、位置传感器、压力传感器和热释电红外传感器均与主控装置的输入端相连；所述主控装置的输出端分别连接电机、液压缸、电动卡销、鼓风装置、高压喷气装置、电动弹簧铰链、显示装置、通风换气装置、震动装置、车外警示装置和车内警示装置。
所述容纳腔内的容纳区为18个，分两列对称排列，每列9个。
所述无线信号接收终端由相关工作人员随身携带。
本发明通过防锁人装置有效避免车内遗漏乘客，一旦发现锁人还能自动作出通风、警示等操作以减少被锁乘客的生命危险；通过安全带自锁紧装置减少乘客因未锁紧安全带而带来的安全隐患；通过防侧翻装置减少车辆侧翻的风险；还通过驾驶员状态监控装置监控驾驶员的驾驶状态并及时作出提醒，避免因驾驶员注意力不集中而造成安全事故；因此，本发明能极大的提升校车的安全性能，减少安全事故发生的概率，具有很强的实用价值。
附图说明
图1为本发明实施例的总体结构示意图；
图2为本发明实施例的内部控制逻辑图；
图3为图1中容纳腔的俯视结构图；
图4为图1中安全带自锁紧装置的俯视结构图；
图5为图4的A向侧视图；
图6为图5中安全带自锁紧装置完成自锁紧时的状态图；
图7为图1中驾驶员座椅的结构示意图。
图中，1为车身，2为车厢，3为通风换气装置，4为乘客座椅，5为驾驶员座椅，6为容纳腔，7为重量平衡块，8为热释电红外传感器，9为压力传感器，10为安全带自锁紧装置，11为高压喷气装置，12为喷气口，13为倾角传感器，14为速度传感器，15为摄像头，16为转向角度传感器，17为车内警示装置，18为车外警示装置，19为主控装置，20为显示装置，501为驾驶员座椅靠背中间隆起部位，502为震动头，503为震动装置，504为吹风口，505为鼓风装置，601为容纳区，602为滑动槽，603为液压缸，604为电动卡销，1001为锁扣端，1002为位置传感器，1003为插销端，1004为夹片，1005为电动弹簧铰链，1006为电机，1007为弹性传送条，1008为限位装置，1009为限位孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
如图1至图7所示，一种校车安全系统，包括车身1和车厢2，车厢2内设置有乘客座椅4和驾驶员座椅5，所述校车安全系统包括防锁人装置、安全带自锁紧装置10、防侧翻装置、驾驶员状态监控装置和主控装置19。
所述主控装置19包括：控制芯片、无线信号发送模块、计时模块、减速控制模块和图像处理模块；所述减速控制模块与车辆制动系统相连；所述控制芯片型号为AT89C20。
所述防锁人装置包括：设置在每个乘客座椅4上的压力传感器9、设置在车厢2内地面上的热释电红外传感器8、设置在驾驶员前方控制台上方的显示装置20、设置在车厢2顶部的通风换气装置3、以及设置在车厢2外部的车外警示装置18；所述压力传感器9用于判断座位上是否有人员尚未离开，热释电红外传感器8用于判断车厢内是否存在未坐在座位上的人员，这些信息都将实时传递到显示装置20上供驾驶员查看确认，以防有乘客被锁；当车辆停止运行并关闭车门车窗后，压力传感器9或热释电红外传感器8自动启动开始工作，当检测到有乘客滞留后，主控装置19内部的计时模块开始工作，当计时模块计时到一定时间间隔后（比如：5分钟）驾驶员并未打开车门，即可判定驾驶员已经离开且车内存在被锁人员，此时，主控装置19控制通风换气装置3、车外警示装置18和主控装置19内部的无线信号发送模块同步启动，通风换气装置3执行通风换气功能，防止车内人员因窒息而出现生命危险；车外警示装置18发出警示语音信息，通知车辆周边人员参与协助或帮助车内人员脱离；无线信号发送模块则通过无线信号发送指令到相关工作人员的无线接收终端上，通知工作人员前来及时处置。
所述安全带自锁紧装置10包括：分别设置在乘客座椅4两侧的锁扣端1001和插销端1003；所述锁扣端1001锁孔内部设置有位置传感器1002；所述插销端1003外侧设置有两块张开的夹片1004，所述夹片1004的一端分别位于插销端1003的两侧，夹片1004的另一端通过电动弹簧铰链1005连接；所述电动弹簧铰链1005的侧面还连接有一根弧形的弹性传送条1007，该弹性传送条1007的另一端穿过设置在乘客座椅4一侧的限位装置1008上的限位孔1009以后与电机1006输出端固定连接；所述限位装置1008远离乘客座椅的一端呈向上倾斜的状态。当乘客座椅上的压力传感器感应到有乘客入座以后，主控装置首先控制电动弹簧铰链锁紧，使得两个夹片将插销端紧紧夹住；然后，主控装置控制电机工作，弧形的弹性传送条在电机带动下向前运动，由于弹性传送条被套在限位孔内，而限位装置向上倾斜，因此，弹性传送条只能沿着限位装置的方向朝着锁扣端方向运动；当弹性传送条运动到锁扣端位置时，前端夹片夹住的插销端随之插入锁扣端的锁孔内，当锁孔内的位置感应装置感应到插销端完全插入以后，主控装置电动弹簧铰链释放，夹片张开，然后再控制电机停止工作，弹性传送条缩回，从而完成了安全带的自锁紧功能，避免有乘客忘记系上安全带而带来危险。
所述防侧翻装置包括：设置在车厢2地面下方的容纳腔6，容纳腔6内沿车厢长度方向被平均分成左右两列，每列中又被拆分成相同大小的多个容纳区601；所述容纳腔中的容纳区601中左右交替设置有重量平衡块7，每个容纳区601上方均设置有滑动槽602，重量平衡块7底部卡设于对应滑动槽602内，容纳腔6内左右两列之间每个容纳区601对应处均设置有电动卡销604，每个容纳区601外侧均设置有液压缸603；所述容纳腔6下方还设置有多个高压喷气装置11，该高压喷气装置11与设置在车厢底部外表面两侧上的喷气口12相连；所述车身底部外表面上还设置有多个倾角传感器13，车身前端外表面上还设置有速度传感器14，车厢内方向盘的转向轴上还设置有转向角度传感器16；车辆运行时，通过转向角度传感器16捕捉到的当前驾驶员转向角度、倾角传感器13捕捉到的当前车身倾斜角度、以及速度传感器14捕捉到的当前车辆速度信号综合判断当前车辆是否存在侧翻风险；若当前车辆存在向左侧翻风险，则主控装置19首先控制左侧重量平衡块7所对应的电动卡销604松开，然后控制对应的液压缸将左侧重量平衡块7全部推送到右侧对应容纳区中，以通过重量平衡块7位置的调整增加车辆右侧的重量，减少车辆发生左侧翻的风险，保持车身的稳定平衡；或/和主控装置19控制高压喷气装置11工作，并通过车身底部左侧的喷气口12喷出高压气体，该高压气体与地面接触并对车身产生反作用力，使得车身向右倾斜，从而减少车辆发生向左侧翻的可能性；若当前车辆存在向右侧翻的风险，则处理方式与上述类似；必要时，主控装置19内的减速控制模块还会控制车辆制动系统实施强制减速。
所述驾驶员状态监控装置包括：设置在驾驶员前方的摄像头15、车内警示装置17、设置在驾驶员座椅靠背背面的鼓风装置505和震动装置503；所述摄像头15与主控装置19内部的图像处理模块相连；所述鼓风装置505与设置在驾驶员座椅靠背正面的吹风口504相连；所述震动装置503与设置在驾驶员座椅靠背中间隆起部位501内部的震动头502相连；摄像头将所获取的驾驶员的图像信息实时传递给主控装置19内的图像处理模块，当驾驶员较长时间或频繁出现低头、侧头、聊天、眨眼或其他情况时，图像处理模块通过图像分析判断驾驶员注意力不集中，存在驾驶风险，此时，主控装置19即可控制车内警示装置17发出警示信息，提醒驾驶员注意小心驾驶；通过震动装置503带动震动头502对驾驶员背部作出轻轻敲打的动作，进一步提示驾驶员集中注意力；与此同时，还可控制鼓风装置505经吹风口504吹出冷风，帮助驾驶员清醒提神。
所述摄像头15、倾角传感器13、转向角度传感器16、速度传感器14、位置传感器1002、压力传感器9和热释电红外传感器8均与主控装置19的输入端相连；所述主控装置19的输出端分别连接电机1006、液压缸603、电动卡销604、鼓风装置505、高压喷气装置11、电动弹簧铰链1005、显示装置20、通风换气装置3、震动装置503、车外警示装置18和车内警示装置17。
所述容纳腔6内的容纳区601为18个，分两列对称排列，每列9个。
所述无线信号接收终端由相关工作人员随身携带。
本发明通过防锁人装置有效避免车内遗漏乘客，一旦发现锁人还能自动作出通风、警示等操作以减少被锁乘客的生命危险；通过安全带自锁紧装置减少乘客因未锁紧安全带而带来的安全隐患；通过防侧翻装置减少车辆侧翻的风险；还通过驾驶员状态监控装置监控驾驶员的驾驶状态并及时作出提醒，避免因驾驶员注意力不集中而造成安全事故；因此，本发明能极大的提升校车的安全性能，减少安全事故发生的概率，具有很强的实用价值。

Claims (5)

1.一种校车安全系统，包括车身和车厢，车厢内设置有乘客座椅和驾驶员座椅，其特征在于：所述校车安全系统还包括防锁人装置、安全带自锁紧装置、防侧翻装置、驾驶员状态监控装置和主控装置；
所述主控装置包括：控制芯片、无线信号发送模块、计时模块、减速控制模块和图像处理模块；所述减速控制模块与车辆制动系统相连；所述无线信号发送模块与无线信号接收终端无线连接；
所述防锁人装置包括：设置在每个乘客座椅上的压力传感器、设置在车厢内地面上的热释电红外传感器、设置在驾驶员前方控制台上的显示装置、设置在车厢顶部的通风换气装置、以及设置在车厢外部的车外警示装置；所述压力传感器用于判断座位上是否有人员尚未离开，热释电红外传感器用于判断车厢内是否存在未坐在座位上的人员，这些信息都将实时传递到显示装置上供驾驶员查看确认，以防有乘客被锁；在车辆停止运行并关闭门窗后，压力传感器或热释电红外传感器会自动启动工作状态，当检测到车内还有滞留乘客而一定时间间隔内驾驶员并未打开车门，即可判定驾驶员已经离开且乘客被锁，此时，通风换气装置、车外警示装置和主控装置内部的无线信号发送模块同步启动执行通风换气、提示周边人员参与帮助和通知工作人员前来处置的操作；
所述安全带自锁紧装置包括：分设在乘客座椅两侧的锁扣端和插销端；所述锁扣端的锁孔内部设置有位置传感器；所述插销端外侧有两块张开的夹片，所述夹片的一端分别位于插销端的两侧，夹片的另一端通过电动弹簧铰链连接；所述电动弹簧铰链的侧面还连接有一根弧形的弹性传送条，该弹性传送条的另一端穿过固定在乘客座椅一侧的限位装置上的限位孔以后与电机输出端固定连接；所述限位装置远离乘客座椅的一端呈向上倾斜的状态；
所述防侧翻装置包括：设置在车厢地面下方的容纳腔，所述容纳腔沿车厢长度方向被平均分成左右两列，每列中又被拆分成相同大小的多个容纳区；所述容纳腔的容纳区中沿车厢长度方向左右交替设置有重量平衡块，每个容纳区上方均设置有滑动槽，重量平衡块底部卡设于对应滑动槽内，容纳腔内左右两列之间每个容纳区对应处均设置有电动卡销，每个容纳区外侧均设置有液压缸；所述容纳腔下方还设置有多个高压喷气装置，该高压喷气装置与设置在车身底部外表面沿车身长度方向的两侧上的喷气口相连；所述车身底部外表面上还设置有多个倾角传感器，车身前端外表面上还设置有速度传感器，车厢内方向盘的转向轴上还设置有转向角度传感器；通过转向角度传感器捕捉到的转向角度、倾角传感器捕捉到的车身倾斜角度、以及速度传感器捕捉到的车辆速度三个信号综合判断当前车辆是否存在侧翻风险，若存在，则及时调整重量平衡块的位置以改变车辆不同侧面的重量达到保持车身稳定的目的，或/和通过不同侧面的喷气口喷出高压气体对车身产生反作用力来减少车辆发生侧翻的风险；当判断车辆存在向左侧翻的可能时，则将重量平衡块全部滑动至车辆右侧，通过增加车辆右侧重量保持车身稳定；或/和控制左侧喷气口喷出高压气体，该高压气体与地面接触后对车身左侧产生反作用力，使车身向右侧发生偏移，防止车辆向左侧翻；若存在向右侧翻可能时，原理一致；主控装置内的减速控制模块还会控制车辆强制减速；
所述驾驶员状态监控装置包括：设置在驾驶员前方的摄像头、车内警示装置、设置在驾驶员座椅靠背背面的鼓风装置和震动装置；所述摄像头与主控装置内部的图像处理模块相连；所述鼓风装置与设置在驾驶员座椅靠背正面靠近驾驶员颈部位置的吹风口相连；所述震动装置与设置在驾驶员座椅靠背中间隆起部位内部的震动头相连。
2.如权利要求1所述的校车安全系统，其特征在于：所述控制芯片型号为AT89C20。
3.如权利要求1或2所述的校车安全系统，其特征在于：所述摄像头、倾角传感器、转向角度传感器、速度传感器、位置传感器、压力传感器和热释电红外传感器均与主控装置的输入端相连；所述主控装置的输出端分别连接电机、液压缸、电动卡销、鼓风装置、高压喷气装置、电动弹簧铰链、显示装置、通风换气装置、震动装置、车外警示装置和车内警示装置。
4.如权利要求3所述的校车安全系统，其特征在于：所述容纳腔内的容纳区为18个，分两列对称排列，每列9个。
5.如权利要求4所述的校车安全系统，其特征在于：所述无线信号接收终端由相关工作人员随身携带。
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