专利名称：一种城市公共交通乘客门安全装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于公共交通领域，涉及一种城市公共交通乘客门安全装置。
背景技术：
随着社会经济的发展和城市道路条件的改善，城市公共交通逐步向大型化、大载 客量、智能化方向发展。城市汽车保有量急剧增加，国家积极倡导公交优先，大中城市公 交车辆也在更新换代，给市民出行带来方便的同时，也经常发生乘客被车门碰上、夹伤的事 故。这表明传统公共交通工具乘客门结构还存在一定的安全隐患，乘客门开启和关闭时给 乘客造成伤害能否有效预防已成为衡量城市公交车辆安全性的重要指标之一。目前内移式车门防止开门时乘客被碰伤的方法主要有三种一是依靠司机从摄像 头或后视镜观察乘客活动范围，若发现乘客依靠或抓扶车门转轴则停止开门操作；二是在 旋转轴上张贴“请勿手扶”等标语以提醒乘客；三是在车门区域划分黄色警示区，此外还需 乘客互助提醒。除开门时防止乘客被碰上，还要防止关门时防夹伤。目前内移式车门防止关门时 乘客被夹的方法主要是驾驶员通过摄像头观察，当发现乘客被夹时，驾驶员重新开启车门 一次；此外，还有少数高档车辆安装防夹车门，一旦有人或物卡住则会重新开启一次，虽然 可以避免乘客被夹，但还是给乘客带来很大惊吓和伤害。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种城市公共交通乘客门安全装置，该装置投资少、 能在驾驶员按下操控按钮之后实现瞬间快速检测，并做出相应反应，防止乘客被碰伤或夹 伤。为了实现上述技术任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现的—种城市公共交通乘客门安全装置，包括调制红外光发生装置、调制光接收装置、 信号处理装置、执行机构，所述的调制红外光发生装置、调制光接收装置、信号处理装置和 执行机构依次相连；所述的调制红外光发生装置用于快速扫描检测；所述的调制光接收装 置用于接收调制红外光发生装置发射的红外信号，并将其传输给信号处理装置；所述的信 号处理装置用于判断判断当前自动门周围的障碍物状态，从而发出向执行机构发出操作信 号，执行机构用于控制气压缸运动或延迟气压开关门动作。所述的调制红外光发生装置包括单片机、红外驱动和发射管，调制光接收装置包 括接收管和接收驱动，信号处理装置包括地址译码和单片机，执行机构包括继电器和报警 器，其中调制红外光发生装置中的单片机启动红外驱动产生扫描式信号促使发光发射红外 信号，接收管接收到发射管发射的红外信号后启动接收驱动，并将红外信号传输至信号处 理装置的单片机，单片机通过分析全部光电管状态对当前障碍物状态做出判断，将操作信 号传递给继电器，由继电器控制气压缸运动或延迟，并最终通过报警器告知驾驶员与乘客。所述的单片机为MC9S12DP512，红外信号为调制信号，发射管为650nm74LS138红外发射管，接收管为38KHz固定频率红外接收头，红外驱动为NPN三极管；继电器为OMRON 的3MB-102PL-5V型继电器。将所述的装置安装于内移式自动门离转轴远端的车门门框上。本实用新型与现有技术相比具有以下优点(1)功能全面。本实用新型的装置不但包括关门时乘客防夹，还包括车门开启时车 门运动区域防碰以及开启状态下扫描检测有无乘客通过。(2)成本低。本实用新型成本在千元以下，有很好的应用前景。(3)安全系数高。本实用新型中采用的检测方式不与被检测物发生接触，不会对乘 客造成惊吓，同时增加了用于经过冗余检测的时间，进一步减少操作失误机率，提高了系统 的安全系数。(4)抗干扰能力强。本装置中采用的检测光线为调制光，自然光不会对系统工作产 生任何影响。(5)造型独特，安装光电发射接收的装置同时是公交车门上的扶手。方便乘客手扶。(6)可靠性高。旋转轴底部光电接收管不会受泥污影响；扶手内嵌的光电管数量 可调，能保证检测时达到3cm的精度。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的工作原理图。图3为本实用新型与车辆原有车门控制系统的接入实现图。图4为本实用新型的发射管红外驱动电路图。图5为本实用新型信号处理装置地址译码电路原理图。图6为译码电路接线图。图7为发射管与74LS138接线图。图8为接收头与74LS151接线图。图9为本实用新型关门防夹功能实现时的(即将关闭门状态与开始关门状态)红外 光传输示意图。图10为本实用新型循环检测算法必要性示意图。图11为本实用新型发射译码与驱动主芯片74LS138芯片引脚图。图12为本实用新型接收译码主要芯片74LS151芯片引脚图。图13为本实用新型安装走线示意图。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
具体实施方式
参见图1本实用新型的城市公共交通乘客门安全装置，包括调制红外光发生装 置、调制光接收装置、信号处理装置、执行机构，所述的调制红外光发生装置、调制光接收装 置、信号处理装置和执行机构依次相连；所述的调制红外光发生装置用于快速扫描检测； 所述的调制光接收装置用于接收调制红外光发生装置发射的红外信号，并将其传输给信号处理装置；所述的信号处理装置用于判断判断当前自动门周围的障碍物状态，从而发出向 执行机构发出操作信号，执行机构用于控制气压缸运动或延迟气压开关门动作。参见图2调制红外光发生装置包括单片机1、红外驱动2和发射管4，调制光接收 装置包括接收管5和接收驱动6，信号处理装置包括地址译码7和单片机1，执行机构包括 继电器2和报警器8，其中调制红外光发生装置中的单片机1启动红外驱动2产生扫描式信 号促使发光发射红外信号，接收管5接收到发射管发射的红外信号后启动接收驱动6，并将 红外信号传输至信号处理装置的单片机1，单片机1通过分析全部光电管状态对当前障碍 物状态做出判断，将操作信号传递给继电器2，由继电器2控制气压缸运动或延迟，并最终 通过报警器8告知驾驶员与乘客。公交车为大客车，电源系统一般为24V直流电源，本实用新型中只需要一种5V的 供电电压，设计中采用芯片LM2576将24V降压至5V，该芯片产生电压稳定，带载能力强。本 实用新型采用freescale公司的中端单片机，该单片机资源丰富，本系统中采用80脚封装 芯片，有通用I/O 口近60个，满足系统要求。本实用新型的38KHz调制信号由单片机的ECT (增强型定时器模块)产生，实现时， 在MC9S12DP512中定义1个位标志，通过ECT的定时中断方式使该标志位以38KHz的频率 翻转，实现调制信号发生功能。本实用新型通过继电器2实现动作延迟。红外发射管驱动电路3由若干片 74LS138，数目为所有发射管数目除以总线宽度对2的对数，以及与发射管数目相同的9013 三极管构成，所有74LS138作为地址译码器件，通过软件定时赋值方式实现特定发光管的工作。在驾驶员按下开门按钮后，不是立即打开车门，而是要进行转轴附近的障碍物(人 体)检测，如图5，若没有障碍物(人体)，则门打开；反之，若有障碍物(人体)，则产生信号控 制电磁阀暂不通，而是此信号控制语音报警装置(或是蜂鸣器)以提醒司乘人员注意危险， 并不断循环检测，直至车门打开。在驾驶员按下关门门按钮后，不是立即关上车门，也是要 进行两平行的门的障碍物(人体)检测，如图8，若没有障碍物(人体)，则门关闭；反之，若 有障碍物(人体)，则产生信号控制电磁阀暂不通，而是此信号控制语音报警装置(或是蜂鸣 器)以提醒司乘人员注意危险，并不断循环检测，直至车门关闭。但当遇到两扇车门在合拢 的瞬间若有人突然伸手于门缝间或是门缝间多了障碍物(人体)的情况时，系统会立即产生 信号控制电磁阀状态改变，从而改变气压缸活塞的运动方向。车门立即恢复打开状态。本实用新型在单总线宽度下即完全可以实现多达256个发射及接收管的工作。红 外发射管驱动电路如图4所示。连接发射管74LS138与连接接收管的74LS151的匹配如图 5所示，假设总线宽度为N，则可以分为N组来共扫描，各数据总线分别接74LS138的S1上， 设地址线有M条，地址线分别接74LS138与74LS151的三个地址引脚上。例如在图6中，在 两条数据线D0、D1，六条地址线AO至A5的条件下，可实现2X26对发射管工作。如图4、图 7所示，最后一级的74LS138的数据输出端接9013的基极，9013的集电极接发射管，发射管 另一端接5V电源。如图8所示，接收管地址译码的接法与发射管类似。本实用新型与现有汽车车门控制方式接合如图3所示，一改现有的方式即驾驶 员发出的车门开关信号直接作为车门驱动执行机构的输入信号，而是先将车门开关信号传 到单片机，根据车门处实际情况，再决定是否产生继电器输出。如图3，实际改装中只需要改动一处接线即可。本实用新型电路的发射部分和接收部分分别如图7、图8所示，通过多片74LS138、 74LS151级连，可以实现在扫描工作方式下支持红外对管以2的N次幂数量扩展，N为地址 总线宽度，由此实现地址低成本译码。本实用新型与现有公交车车门结合，走线方式如图13所示。因为在车门旋转过程 中，要实现线长度不变。以此方式走线，距离是一定的。
权利要求1.一种城市公共交通乘客门安全装置，包括调制红外光发生装置、调制光接收装置、信 号处理装置、执行机构，其特征在于，所述的调制红外光发生装置、调制光接收装置、信号处 理装置和执行机构依次相连；所述的调制红外光发生装置用于快速扫描检测；所述的调制 光接收装置用于接收调制红外光发生装置发射的红外信号，并将其传输给信号处理装置； 所述的信号处理装置用于判断判断当前自动门周围的障碍物状态，从而发出向执行机构发 出操作信号，执行机构用于控制气压缸运动或延迟气压开关门动作。
2.如权利要求1所述的城市公共交通乘客门安全装置，其特征在于所述的调制红外 光发生装置包括单片机、红外驱动和发射管，调制光接收装置包括接收管和接收驱动，信号 处理装置包括地址译码和单片机，执行机构包括继电器和报警器，其中调制红外光发生装 置中的单片机启动红外驱动产生扫描式信号促使发光发射红外信号，接收管接收到发射管 发射的红外信号后启动接收驱动，并将红外信号传输至信号处理装置的单片机，单片机通 过分析全部光电管状态对当前障碍物状态做出判断，将操作信号传递给继电器，由继电器 控制气压缸运动或延迟，并最终通过报警器告知驾驶员与乘客。
3.如权利要求2所述的城市公共交通乘客门安全装置，其特征在于所述的单片机为 MC9S12DP512，红外信号为调制信号，发射管为650nm74LS138红外发射管，接收管为38KHz 固定频率红外接收头，红外驱动为NPN三极管；继电器为OMRON的3MB-102PL-5V型继电器。
4.如权利要求书1或2所述的城市公共交通乘客门安全装置，其特征在于将所述的 装置安装于内移式自动门离转轴远端的车门门框上。
专利摘要本实用新型公开了一种城市公共交通乘客门安全装置，包括调制红外光发生装置、调制光接收装置、信号处理装置、执行机构，其特征在于，所述的调制红外光发生装置、调制光接收装置、信号处理装置和执行机构依次相连；所述的调制红外光发生装置用于快速扫描检测；所述的调制光接收装置用于接收调制红外光发生装置发射的红外信号，并将其传输给信号处理装置；所述的信号处理装置用于判断判断当前自动门周围的障碍物状态，从而发出向执行机构发出操作信号，执行机构用于控制气压缸运动或延迟气压开关门动作。本实用新型投资少、能在驾驶员按下操控按钮之后实现瞬间快速检测，并做出相应反应，防止乘客被碰伤或夹伤。
文档编号B60R16/02GK201863782SQ201020550298
公开日2011年6月15日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者宋广发, 李兆凯, 李强, 毛亚峰, 申福林, 肖媛 申请人:长安大学