CN110103860A - 公交车行驶保护系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电器控制技术领域，具体为一种公交车行驶保护系统及其工作方法，其中公交车行驶保护系统包括：处理器模块，与处理器模块电性连接的电容检测模块、锁紧装置和/或减速装置；所述电容检测模块适于获取方向盘上的电容数据；当电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块控制锁紧装置在方向盘回正后锁紧方向盘，和/或处理器模块控制减速装置降低车辆行驶速度，避免公交车在行驶过程中失控。

Description

公交车行驶保护系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及电器控制技术领域，具体为一种公交车行驶保护系统及其工作方法。
背景技术
近年来，我国道路交通事故率逐年上升，而公交出行作为大部分公民出行的主要方式，其安全性一直受到人们的重点关注。有数据统计，我国公交车发生交通事故的概率也在逐年上升。究其事故背后的成因，更多的是存在很多无素质乘客，因为一些个人原因而与驾驶员发生争执，最后上升到动手辱骂甚至抢夺方向盘等恶劣情况，从而导致车辆失控而发生严重事故。该类事故很难通过传统方法去防范，已成为当前安全出行中需要亟待解决的问题。当前比较普遍的应对该类事故的方法是设置玻璃门将驾驶员与乘客隔离开，从而直接避免乘客与驾驶员的接触。但是这种方法还存在很多不足，诸如玻璃门限制了驾驶员与乘客之间正常的沟通，或是当驾驶员自身出现异常情况时，外人无法向驾驶员提供帮助等等。而类似于每辆公交车上分配安全员的方法，存在人力物力的浪费，没有办法从根本和长远角度去解决该类事故的发生。
通过分析该类事故，可以发现乘客抢夺方向盘是造成严重后果的主要因素。在正常行驶中，驾驶员两只手握在方向盘上控制方向，偶尔会有一只手停留在方向盘上的情况。通过电容检测技术可以得到方向盘上的电容数据，且该电容数据与方向盘上的人手数量和握力程度成正比关系。当发生电容数据远超过正常值时，即可判断当前方向盘存在多双手且握力变大，对应于方向盘受到了驾驶员以外人的干扰的情况，自动控制系统可以由此对车辆行驶进行安全保护。
基于上述技术问题，需要设计一种新的公交车行驶保护系统及其工作方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种公交车行驶保护系统及其工作方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种公交车行驶保护系统包括：
处理器模块，与处理器模块电性连接的电容检测模块、锁紧装置和/或减速装置；
所述电容检测模块适于获取方向盘上的电容数据；
当电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块控制锁紧装置在方向盘回正后锁紧方向盘，和/或
处理器模块控制减速装置降低车辆行驶速度。
进一步，所述电容检测模块还包括：电容检测芯片、第一调理电路、第二调理电路和若干电容贴片；
所述第一调理电路适于将各电容贴片采集的方向盘上的电容信号滤波、放大后输入电容检测芯片，并且通过第二调理电路将电容检测芯片获取的电容数据对应的信号滤波、放大和AD转换后输入处理器模块。
进一步，所述锁紧装置包括：角度传感器、电机、若干电子卡扣和若干金属杆；
所述角度传感器适于检测轮胎与车身相对的角度；
所述电机适于带动方向盘转动；
各电子卡扣分别对应各金属杆；
所述电子卡扣通过金属杆连接车身；
在电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块控制电机带动方向盘转动使轮胎与车身相对的角度达到预设角度后，处理器模块控制电子卡扣锁紧方向盘。
进一步，所述减速装置包括：电动绞盘和钢丝；
在电容数据低于预设范围满预设时间时，所述处理器模块适于控制电动绞盘转动带动钢丝收紧，使刹车踏板下压以降低车速。
进一步，所述公交车行驶保护系统还包括：与处理器模块电性连接的通电隔离杆；
当电容数据高于预设范围满预设时间时，所述处理器模块适于控制通电隔离杆通电，将驾驶座位与外界空间隔开。
进一步，所述公交车行驶保护系统还包括：与处理器模块电性连接的停止按键和通电开关；
所述通电开关适于使通电隔离杆通电；
所述停止按键适于关闭锁紧装置、减速装置和通电隔离杆。
进一步，所述公交车行驶保护系统还包括：与处理器模块电性连接的通讯模块、图像采集模块和报警模块；
所述图像采集模块适于采集车辆内的图像；
当电容数据高于预设范围满预设时间时或电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块通过通讯模块向终端发送报警信息和图像，并且处理器模块控制报警模块发出警报；
当电容数据提高到预设范围内时，处理器模块控制已经开启的报警模块、锁紧装置和/或减速装置关闭；以及
当电容数据降低到预设范围内时，处理器模块控制已经开启的报警模块和通电隔离杆关闭。
另一方面，本发明还提供一种公交车行驶保护系统的工作方法包括：
当电容数据低于预设范围满预设时间时，在方向盘回正后锁紧方向盘和/或降低车辆行驶速度。
进一步，所述工作方法还包括：
当电容数据高于预设范围满预设时间时，将通电隔离杆通电，使驾驶座位与外界空间隔开。
进一步，所述工作方法适于采用上述的公交车行驶保护系统实现。
本发明的有益效果是，本发明通过处理器模块，与处理器模块电性连接的电容检测模块、锁紧装置和/或减速装置；所述电容检测模块适于获取方向盘上的电容数据；当电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块控制锁紧装置在方向盘回正后锁紧方向盘，和/或处理器模块控制减速装置降低车辆行驶速度，避免公交车在行驶过程中失控。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明所涉及的公交车行驶保护系统的原理框图；
图2是本发明所涉及的公交车行驶保护系统的结构示意图；
图3是本发明所涉及的减速装置的结构示意图。
图中：
1为锁紧装置、110为电子卡扣、120为金属杆；
2为减速装置、210为电动绞盘、220为钢丝；
3为电容贴片。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
图1是本发明所涉及的公交车行驶保护系统的原理框图。
如图1所示，本实施例提供了一种公交车行驶保护系统包括：处理器模块，与处理器模块电性连接的电容检测模块、锁紧装置1和/或减速装置2；所述处理器模块可以但不限于采用型号为STM32F103VET6的单片机，由3.3V的直流电源进行供电；所述电容检测模块适于获取方向盘上的电容数据；当电容数据低于预设范围满预设时间(实时预设时间可以是1秒)时，处理器模块控制锁紧装置1在方向盘回正后锁紧方向盘，和/或处理器模块控制减速装置2降低车辆(公交车)行驶速度，通过锁紧装置1和/或减速装置2可以在公交车在发生意外时，防止公交车失控。
图2是本发明所涉及的公交车行驶保护系统的结构示意图。
如图2所示，在本实施例中，所述电容检测模块还包括：电容检测芯片、第一调理电路、第二调理电路和若干电容贴片3；所述电容贴片3可以为四个，电容贴片3可以但不限于采用银为主要材质，银质电容贴片3可以柔软均匀贴附在方向盘的握把上，不会影响驾驶员正常驾驶，均匀分布的各电容贴片3可以全面的采集的方向盘握把上的电容信号；各电容贴片3与电容检测芯片之间采用细导线连接，细导线穿设于方向盘握把和转轴中不会缠绕影响驾驶员驾驶，细导线可以采用铜丝，铜丝的厚度为0.1mm，宽度为0.5mm，铜丝的延展性好，且具有韧性，在方向盘旋转过程中，不易受力折断或扯断；所述电容检测芯片可以但不限于采用TI公司的FDC2214芯片，该芯片具有电容数据读取，液面测量以及手势识别等功能；所述第一调理电路适于将各电容贴片3采集的方向盘上的电容信号滤波、放大后输入电容检测芯片，并且通过第二调理电路将电容检测芯片获取的电容数据对应的信号滤波、放大和AD转换后输入处理器模块，以对获取的电容数据进行去噪，保证电容数据的真实有效。
在本实施例中，作为一种优选的实施方式，电容贴片3为四片，在驾驶员未触碰方向盘时电容检测芯片会采集当前方向盘上的四个电容贴片3的电容数据总和为N0，并通过处理器模块进行储存；
当驾驶员手握方向盘驾驶的时候，会使方向盘上检测到的电容数据变化，且变化量大小与手掌的数量和抓握方向盘的压力成正比关系；电容检测芯片会通过电容贴片3实时采集当前方向盘上的电容数据，并通过处理器模块进行储存；
处理器模块通过将一段时间内电容检测模块采集的方向盘电容数据进行顺序排列，即可得到该段时间内变化的电容数据，处理器模块会通过电容数据的最小值N1和最大值N2来确定该名驾驶员在正常驾驶时方向盘上的电容数据范围，同时，处理器模块记录下N1和N2的数值并存储；
在某段时间当处理器模块通过电容检测模块采集到的方向盘当前的电容数据N<N1且N近似等于N0时，处理器模块开始计时，当计时超过1秒后N的数值还是N<N1且N近似等于N0时，处理器模块会判断当前方向盘处于无人控制的情况，并通过报警模块发出警报提醒驾驶员和乘客，并且通过减速装置2使公交车减速和/或通过锁紧装置1在方向盘回正后锁紧方向盘；之后当处理器模块通过电容检测模块采集到的方向盘电容数据N>N0且N重回N1到N2的范围内时，处理器模块会判断当前方向盘处于有效控制的情况，并取消报警模块工作，并且关闭已经开启的减速装置2和/或锁紧装置1，公交车驾驶员可自行通过停止按键关闭相应的锁紧装置1和减速装置2；
在某段时间当处理器模块通过电容检测模块采集到的当前方向盘电容数据N远大于N2时，处理器模块开始计时；当计时超过1秒后N的数值还是远大于N2时，处理器模块会判断当前方向盘处于有其他危险人员与驾驶员抢夺方向盘的危险情况；此时处理器模块会分别通过报警模块向车内发出警报和通过通讯模块向公交车管理中心内的终端报警，并且通过减速装置2使公交车减速和/或通过锁紧装置1在方向盘回正后锁紧方向盘，以及控制通电隔离杆通电，将驾驶座位与外界空间隔开；之后当处理器模块通过电容检测模块采集到的方向盘电容数据N重回N1到N2的范围内时，处理器模块会判断当前危险情况已解除，并取消报警模块工作，并且关闭已经开启的通电隔离杆、减速装置2和/或锁紧装置1，公交车驾驶员可自行通过停止按键关闭相应的通电隔离杆、锁紧装置1和减速装置2。
在本实施例中，所述锁紧装置1包括：角度传感器、电机、若干电子卡扣110和若干金属杆120；所述电子卡扣110可以采用精钢制成；所述角度传感器适于检测轮胎与车身相对的角度；所述电机适于带动方向盘转动；各电子卡扣110分别对应各金属杆120；所述电子卡扣110通过金属杆120连接车身；在电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块控制电机带动方向盘转动使轮胎与车身相对的角度达到预设角度后，处理器模块控制电子卡扣110锁紧方向盘，即在公交车正常行驶中电子卡扣110会松开，给方向盘握把留出旋转空间不影响其旋转，在电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块控制电机带动方向盘转动使轮胎与车身相对的角度达到预设角度后(即公交车的方向盘回正)，处理器模块控制电子卡扣110锁紧方向盘防止方向盘再次转动，电子卡扣110通过金属杆120连接车身，金属杆120起到固定作用，结构坚实可靠；当公交车驾驶员受外部影响无法正常操控方向盘时锁紧装置1可以保证公交车的行驶方向。
图3是本发明所涉及的减速装置的结构示意图。
如图3所示，在本实施例中，所述减速装置2包括：电动绞盘210和钢丝220；所述电动绞盘210可以安装在车内刹车踏板附近；所述钢丝220一端连接电动绞盘210，另一端固定在刹车踏板连杆上，并且一段钢丝220缠绕在刹车踏板连杆上；在电容数据低于预设范围满预设时间时，所述处理器模块适于控制电动绞盘210转动带动钢丝220收紧，使刹车踏板下压以降低车速，即在公交车正常行驶过程中钢丝220仅轻微缠绕在刹车踏板连杆上，不影响公交车正常行驶中刹车踏板的操作，在电容数据低于预设范围满预设时间时，所述处理器模块适于控制电动绞盘210转动带动钢丝220收紧，使刹车踏板下压以降低车速，逐渐降低车速避免车辆失控。
在本实施例中，所述公交车行驶保护系统还包括：与处理器模块电性连接的通电隔离杆；所述通电隔离杆横设在驾驶座位的一侧(例如当驾驶座位在公交车内部左侧时，通电隔离杆横设在驾驶座位的右侧)将驾驶座位与公交车内部其余空间隔开；所述通电隔离杆的额定电压可以是300KV,额定电流可以是10mA；当电容数据高于预设范围满预设时间时，所述处理器模块适于控制通电隔离杆通电，将驾驶座位与外界空间隔开；如果危险人员想要与公交车驾驶员发生肢体冲突，身体就会碰到发电隔离杆，从而被击晕或者击退，有效保护了驾驶员的人身安全，有效降低了公交车发生事故的概率。
在本实施例中，所述公交车行驶保护系统还包括：与处理器模块电性连接的停止按键和通电开关；所述停止按键和通电开关均设置在方向盘附近，方便驾驶员操作；所述通电开关适于使通电隔离杆通电；当公交车驾驶员受到人为威胁时，可以打开通电开关，可以有效震慑危险人员；所述停止按键适于关闭锁紧装置1、减速装置2和通电隔离杆；当处理器模块误判并开启驾驶员判断不需要开启的锁紧装置1、减速装置2和通电隔离杆时，驾驶员可以手动按下停止按键关闭相应的锁紧装置1、减速装置2和通电隔离杆，大大提高了容错率。
在本实施例中，所述公交车行驶保护系统还包括：与处理器模块电性连接的通讯模块、图像采集模块和报警模块；所述通讯模块可以但不限于采用主体为GSM模块的通讯模块，其具有移动数据、WIFI联网、拨打电话、收发短信和GPS定位等功能，并且信号良好且抗干扰能力强；所述报警模块可以采用蜂鸣器；所述图像采集模块可以采用高清摄像头；所述图像采集模块适于采集车辆内的图像(即公交车内的图像)；当电容数据高于预设范围满预设时间时或电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块通过通讯模块向终端发送报警信息和图像(向公交车管理中心内的终端如电脑等，发送公交车当前的地理位置信息，以及公交车内的图像和锁紧装置1、减速装置2和通电隔离杆的工作情况，方便管理人员及时对危险做出响应和措施，保障公交车的安全)，并且处理器模块控制报警模块发出警报引起乘客注意；当电容数据提高到预设范围内时，处理器模块控制已经开启的报警模块、锁紧装置1和/或减速装置2关闭；以及当电容数据降低到预设范围内时，处理器模块控制已经开启的报警模块和通电隔离杆关闭；通讯模块可以将图像采集模块采集的车辆内的图像实时发送至公交车管理中心内的终端，方便管理人员实时监控公交车内的情况。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种公交车行驶保护系统的工作方法包括：当电容数据低于预设范围满预设时间时，在方向盘回正后锁紧方向盘和/或降低车辆行驶速度。
在本实施例中，所述工作方法还包括：当电容数据高于预设范围满预设时间时，将通电隔离杆通电，使驾驶座位与外界空间隔开。
在本实施例中，所述工作方法适于采用实施例1所述的公交车行驶保护系统实现。
综上所述，本发明通过处理器模块，与处理器模块电性连接的电容检测模块、锁紧装置1和/或减速装置2；所述电容检测模块适于获取方向盘上的电容数据；当电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块控制锁紧装置1在方向盘回正后锁紧方向盘，和/或处理器模块控制减速装置2降低车辆行驶速度，避免公交车在行驶过程中失控。
通过电容检测模块对获取的电容数据进行去噪，保证电容数据的真实有效，当公交车驾驶员受外部影响无法正常操控方向盘时锁紧装置1可以保证公交车的行驶方向；通过减速装置2逐渐降低车速避免车辆失控。
当电容数据高于预设范围满预设时间时，所述处理器模块适于控制通电隔离杆通电，将驾驶座位与外界空间隔开；如果危险人员想要与公交车驾驶员发生肢体冲突，身体就会碰到发电隔离杆，从而被击晕或者击退，有效保护了驾驶员的人身安全，有效降低了公交车发生事故的概率。
驾驶员可以手动按下停止按键关闭相应的锁紧装置1、减速装置2和通电隔离杆，大大提高了容错率。
通讯模块可以将图像采集模块采集的车辆内的图像实时发送至公交车管理中心内的终端，方便管理人员实时监控公交车内的情况。
通过通讯模块向公交车管理中心内的终端发送公交车当前的地理位置信息，以及公交车内的图像和锁紧装置1、减速装置2和通电隔离杆的工作情况，方便管理人员及时对危险做出响应和措施，保障公交车的安全。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种公交车行驶保护系统，其特征在于，包括：
处理器模块，与处理器模块电性连接的电容检测模块、锁紧装置和/或减速装置；
所述电容检测模块适于获取方向盘上的电容数据；
当电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块控制锁紧装置在方向盘回正后锁紧方向盘，和/或
处理器模块控制减速装置降低车辆行驶速度。
2.如权利要求1所述的公交车行驶保护系统，其特征在于，
所述电容检测模块还包括：电容检测芯片、第一调理电路、第二调理电路和若干电容贴片；
所述第一调理电路适于将各电容贴片采集的方向盘上的电容信号滤波、放大后输入电容检测芯片，并且通过第二调理电路将电容检测芯片获取的电容数据对应的信号滤波、放大和AD转换后输入处理器模块。
3.如权利要求1所述的公交车行驶保护系统，其特征在于，
所述锁紧装置包括：角度传感器、电机、若干电子卡扣和若干金属杆；
所述角度传感器适于检测轮胎与车身相对的角度；
所述电机适于带动方向盘转动；
各电子卡扣分别对应各金属杆；
所述电子卡扣通过金属杆连接车身；
在电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块控制电机带动方向盘转动使轮胎与车身相对的角度达到预设角度后，处理器模块控制电子卡扣锁紧方向盘。
4.如权利要求1所述的公交车行驶保护系统，其特征在于，
所述减速装置包括：电动绞盘和钢丝；
在电容数据低于预设范围满预设时间时，所述处理器模块适于控制电动绞盘转动带动钢丝收紧，使刹车踏板下压以降低车速。
5.如权利要求1所述的公交车行驶保护系统，其特征在于，
所述公交车行驶保护系统还包括：与处理器模块电性连接的通电隔离杆；
当电容数据高于预设范围满预设时间时，所述处理器模块适于控制通电隔离杆通电，将驾驶座位与外界空间隔开。
6.如权利要求5所述的公交车行驶保护系统，其特征在于，
所述公交车行驶保护系统还包括：与处理器模块电性连接的停止按键和通电开关；
所述通电开关适于使通电隔离杆通电；
所述停止按键适于关闭锁紧装置、减速装置和通电隔离杆。
7.如权利要求5所述的公交车行驶保护系统，其特征在于，
所述公交车行驶保护系统还包括：与处理器模块电性连接的通讯模块、图像采集模块和报警模块；
所述图像采集模块适于采集车辆内的图像；
当电容数据高于预设范围满预设时间时或电容数据低于预设范围满预设时间时，处理器模块通过通讯模块向终端发送报警信息和图像，并且处理器模块控制报警模块发出警报；
当电容数据提高到预设范围内时，处理器模块控制已经开启的报警模块、锁紧装置和/或减速装置关闭；以及
当电容数据降低到预设范围内时，处理器模块控制已经开启的报警模块和通电隔离杆关闭。
8.一种公交车行驶保护系统的工作方法，其特征在于，包括：
当电容数据低于预设范围满预设时间时，在方向盘回正后锁紧方向盘和/或降低车辆行驶速度。
9.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于，
所述工作方法还包括：
当电容数据高于预设范围满预设时间时，将通电隔离杆通电，使驾驶座位与外界空间隔开。
10.如权利要求9所述的工作方法，其特征在于，
所述工作方法适于采用如权利要求1-7任一项所述的公交车行驶保护系统实现。
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