一种共享或公共自行车锁及管理方法与流程

本发明涉及公共交通工具领域，尤其涉及一种共享或公共自行车锁及管理方法。

背景技术：

近年来共享单车的出现，为人们带来了极大的便利，但共享单车由盛及衰的发展路程，其中暴露了很多问题，如共享单车随着投放量的增大，导致车无序停放和管理不便，不但提升了共享单车的营运成本，也造成了诸如阻碍交通、城市街道不整洁等一些社会问题，进一步增加了城市的管理成本。而对于城市公共自行车，出于便于管理考虑，进行定桩定点投放，往往因设置点设置位置及设置数量的问题，并不十分方便取放及使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种共享或公共自行车锁及管理方法，可以有效解决共享单车无序停放问题，降低共享单车的营运成本，减少社会问题，同时可以有效解决公共自行车定点取放不便的问题，寻求达成人们的出行便利和社会管理成本过高之间的平衡。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种共享或公共自行车锁，包括锁体装置，所述锁体装置包括锁体本体、锁柱、第一锁定单元、第二锁定单元，所述锁柱通过链条连接于锁体本体上，定义自行车a和自行车b，自行车a的第一锁定单元与自行车a的锁柱配合用于将自行车a锁定，自行车a的第二锁定单元与自行车b的锁柱配合用于将自行车b和自行车a串联锁定。

所述第一锁定单元和第二锁定单元均包括电机、止锁块、复位弹簧、压缩弹簧、偏心轮、锁孔；所述压缩弹簧安装于锁孔内；所述偏心轮与电机的转轴连接；所述止锁块的一端为水平设置的连接部，止锁块的另一端为成斜面设置的锁定部，连接部位于偏心轮的顶部，锁定部朝向锁孔；所述复位弹簧位于连接部的顶部；所述锁柱插接锁孔的一端设有与锁定部适配的环状缺口；其中，当锁柱插接于锁孔内时，锁柱作用于锁定部使止锁块向偏离锁孔的方向运动并压缩复位弹簧，锁柱继续运动顶抵压缩弹簧，在复位弹簧的作用下止锁块向锁孔方向运动使锁定部卡接于锁柱的环状缺口内，从而实现锁定自行车；当电机转动带动偏心轮转动，使止锁块向偏离锁孔的方向运动，在压缩弹簧的作用下将锁柱弹出锁孔，从而实现自行车开锁。

所述锁体本体上设有锁柱过孔，所述锁柱的上端设有向外延伸的限位边，所述限位边的尺寸大于锁柱过孔的尺寸，以使锁柱固定于锁柱过孔内。

本发明还包括设于锁体装置内的控制单元；所述锁柱上设有rfid射频标签，所述第一锁定单元和第二锁定单元均包括有上锁感应块和限位感应器，上锁感应块位于锁孔的上方，限位感应器位于偏心轮的一侧；所述控制单元包括mcu控制模块及与mcu控制模块相连接的通讯模块、gps模块、rfid射频模块、电源模块、语音模块和指示灯模块；所述电机、上锁感应块和限位感应器均与mcu控制模块连接，上锁感应块用于将开锁和关锁信息传输到mcu控制模块，限位感应器用于感应电机的转动并将信息传输到mcu控制模块；所述通讯模块用于实现远端管理系统和mcu控制模块的通讯和数据交互；所述gps模块用于自行车的定位；所述电源模块用于为控制单元提供电源；所述rfid射频模块用于对停放的自行车是否已进行串联上锁进行识别；所述指示灯模块用于显示自行车的状态，包括允许还车指示灯和还车成功指示灯；所述语音模块用于对用户进行语音提醒；所述mcu控制模块用于与远端管理系统信息交互，并接收上锁感应块和限位感应器发出的信号，以及控制电机和各模块的工作。

一种共享或公共自行车的管理方法，包括还车方法，所述还车方法如下：每部自行车根据其自行车锁柱上设有的rfid射频标签所含信息进行编号，对于首部还车的自行车，用户需通过手机端提出申请；定义自行车a作为首部车，自行车a用户提出还车申请，且到达停放地点，车锁语音提示允许还车，同时指示灯模块的允许还车指示灯亮，用户将自行车a的锁柱锁入自行车a的第一锁定单元的锁孔时，上锁感应块接受上锁感应后，判断为还车成功，停止用车的计时或计费，语音提示还车成功，同时指示灯模块的允许还车指示灯灭，还车成功指示灯亮，此自行车a作为首部车，远端管理系统对首部车编号信息标记，允许串联锁入下一部车自行车b进行还车，自行车b用户将自行车b的锁柱锁入自行车a的第二锁定单元的锁孔时，第二锁定单元的上锁感应块接收感应，且自行车b锁柱上的rfid射频标签与自行车a的rfid射频模块完成相应自行车编号信息读取，远端管理系统因此建立前后相连自行车的配对关系，判断为还车成功，停止用车的计时或计费，自行车b指示灯模块的还车成功指示灯亮，语音提示还车成功，允许再次串联下一部车，以此类推进行还车。

所述停放地点包括远端管理系统允许的默认停放地点、和远端管理系统根据用户提出的停放位置申请结合现实地理位置并大数据进行测算后统筹安排设立的新停放地点；当用户提出还车申请后远端管理系统不同意设立新的停放地点时，允许还车指示灯不亮并语音提示不允许还车，远端管理系统反馈用户手机端或语音提示四周允许还车的、较近的停放地点信息。

一种共享或公共自行车的管理方法，还包括临时停车方法，当自行车c用户未提出还车申请，将自行车c的锁柱锁入自行车c的第一锁定单元的锁孔时，第一锁定单元的上锁感应块接收上锁感应后，判断自行车c为临时停车，指示灯模块的还车成功指示灯不亮，便于用户判断此车为临时停车，系统继续用车的计时或计费。

所述临时停车方法还包括误锁入状态，自行车c为临时停车时，当自行车d串联锁入自行车c时，判断自行车d还车无效，为误锁入状态，控制系统不停止自行车d的计时或计费，同时，自行车c的第二锁定单元的电机旋转完成开锁动作，将自行车d的锁柱弹出，使锁入动作失败。

一种共享或公共自行车的管理方法，还包括取车方法，所述取车方法如下：用户需要依锁入先后顺序，通过扫描自行车上的特征信息，从后往前依次取用；对于尾部车，当扫描特征信息时，远端管理系统根据已建立的前后相连自行车的配对关系，控制与之配对的前一部车车锁的第二锁定单元的电机旋转完成开锁动作；对于首部车和临时停车，当扫描特征信息时，远端管理系统根据无配对车辆情况，控制首部车和临时停车车锁的第一锁定单元的电机旋转完成开锁动作；对于首部车，当扫描特征信息时，远端管理系统判断其后有与之配对的自行车，远端管理系统不发出开锁指示；对于非首部车和非尾部车，当扫描特征信息时，远端管理系统判断前后都有与之配对的自行车，即同时有两部配对自行车时，远端管理系统不发出开锁指示，以此保证用户依次从后往前取车；所述开锁动作包含当偏心轮旋转一周时，限位感应器接受感应，mcu控制模块控制电机停止旋转，以及当锁柱脱离上锁感应块时，上锁感应块接受脱离感应，系统开始用车的计时或计费。

当首部自行车以固定形式设立固定车桩不允许被取用时，远端管理系统进行车辆编号信息标记，使用户无法通过扫描方式开锁，且指示灯模块的允许还车指示灯和还车成功指示灯同时亮，便于用户判断此车为固定车桩。

相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

1、本发明基于车锁硬件的改进，使自行车本身可以作为活动的停车桩，串联停放下一部车，再结合系统的管理和控制，可以有效解决共享单车无序停放及公共自行车定点投放取放不便等问题。

2、使用时，用户需要依锁入先后顺序，通过扫描自行车上的特征信息，从后往前依次取用。用户使用结束归还自行车时，除首部自行车外，通过设计好的车锁链条结构，后续停放自行车需要串联锁入首部停放自行车才可结束使用状态，系统才结束自行车的使用计时或是计费。系统也允许用户以不归还状态临时停放自行车。

3、首部自行车作为固定停车桩或是可移动并可骑行使用的停车桩，系统可以结合用户停放需求及大数据测算，并经用户申请，经系统反馈允许停放信号，对停放地点进行灵活定义，在人口密集处以均布方式增加投放点并避开重要交通要道，避免共享单车无序停放的状况，同时停放灵活，改善公共自行车停车桩数量少，位置固定，建设投入大周期长，以致使用不便等缺点，既方便自行车管理，也方便用户还车。

附图说明

图1为自行车锁内部结构示意图之一；

图2为自行车锁内部结构示意图之二；

图3为自行车锁内部结构示意图之三；

图4为自行车锁的安装位置示意图；

图5为控制单元的结构框图；

图6为自行车锁串联上锁的状态示意图。

附图标记：锁体本体1，控制单元2，链条3，锁柱4，rfid射频标签5，第一锁定单元6，第二锁定单元7，电机8，限位感应器9，止锁块10，锁孔11，上锁感应块12，压缩弹簧13，复位弹簧14，偏心轮15，锁柱过孔16。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

如图1～3和图6所示，本实施例所述一种共享或公共自行车锁，包括锁体装置和设于锁体装置内的控制单元2；

所述锁体装置包括锁体本体1、锁柱4、第一锁定单元6、第二锁定单元7，所述锁柱4通过链条3连接于锁体本体1上，定义自行车a和自行车b，自行车a的第一锁定单元6与自行车a的锁柱4配合用于将自行车a锁定，自行车a的第二锁定单元7与自行车b的锁柱4配合用于将自行车b和自行车a串联锁定；

具体地，所述第一锁定单元6和第二锁定单元7均包括电机8、止锁块10、复位弹簧14、压缩弹簧13、偏心轮15、锁孔11；所述电机8采用低速电机；

所述压缩弹簧13安装于锁孔11内；所述偏心轮15与电机8的转轴连接；所述止锁块10的一端为水平设置的连接部，止锁块10的另一端为成斜面设置的锁定部，连接部位于偏心轮15的顶部，锁定部朝向锁孔11；所述复位弹簧14位于连接部的顶部；所述锁柱4插接锁孔11的一端设有与锁定部适配的环状缺口。

如图1～2所示，本实施例中，所述锁体本体1上设有锁柱过孔16，所述锁柱4的上端设有向外延伸的限位边，所述限位边的尺寸大于锁柱过孔16的尺寸，以使锁柱4固定于锁柱过孔16内。在用户骑行过程，可将锁柱4放入锁柱过孔16过孔中。

如图4所示，自行车锁可安装于自行车的车架后部，靠近后车轮胎处。

如图2～3所示，所述锁柱4的前端设有rfid射频标签5，所述第一锁定单元6和第二锁定单元7均包括有上锁感应块12和限位感应器9，上锁感应块12位于锁孔11的上方，限位感应器9位于偏心轮15的一侧；其中限位感应器9和上锁感应块12为磁感应元件。

如图1和图5所示，所述控制单元2安装于锁体本体1内，包括mcu控制模块及与mcu控制模块相连接的通讯模块、gps模块、rfid射频模块、电源模块、语音模块和指示灯模块；

所述电机8、上锁感应块12和限位感应器9均与mcu控制模块连接，上锁感应块12用于将开锁和关锁信息传输到mcu控制模块，限位感应器9用于感应电机8的转动并将信息传输到mcu控制模块；

所述通讯模块用于实现远端管理系统和mcu控制模块的通讯和数据交互；所述gps模块用于自行车的定位；所述电源模块用于为控制单元2提供电源；所述rfid射频模块用于对停放的自行车是否已进行串联上锁进行识别；所述指示灯模块用于显示自行车的状态，包括允许还车指示灯和还车成功指示灯；所述语音模块用于对用户进行语音提醒，通过语音提示还车是否成功，或者提示最近的还车点；所述mcu控制模块用于与远端管理系统信息交互，执行远端管理系统发出的控制指令，接收上锁感应块12和限位感应器9发出的信号，以及控制电机8和各模块的工作。

本实施例中，锁定自行车的动作包括：

当锁柱4插接于锁孔11内时，锁柱4的前端作用于止锁块10的锁定部，使止锁块10向偏离锁孔11的方向运动并压缩复位弹簧14，锁柱4继续运动顶抵压缩弹簧13，在复位弹簧14的作用下止锁块10向锁孔11方向运动使止锁块10的锁定部卡接于锁柱4的环状缺口内，从而实现锁定自行车，同时上锁感应块12接收感应，将上锁信息反馈到mcu控制模块。

本实施例中，自行车开锁的动作包括：

mcu控制模块控制电机8旋转，当电机8旋转带动偏心轮15转动，偏心轮15可顶起止锁块10，使止锁块10向偏离锁孔11的方向运动，此时锁柱4在压缩弹簧13的作用下弹出锁孔11并脱离上锁感应块12，上锁感应块12接受脱离感应，系统开始用车的计时或计费；同时，电机8在转一圈后，偏心轮15旋转一周时，限位感应器9接受感应，mcu控制模块控制电机8停止旋转，止锁块10在复位弹簧14的作用下复位，等待下一次锁柱4的锁入。

本实施例所述一种共享或公共自行车的管理方法，包括还车方法、临时停车方法和取车方法。

当自行车成批量首次投放时，自行车运营方可以根据人口密度和均布原则并结合用户申请需求进行首部自行车停放，首部自行车编号进行系统标记，同时如图6串联上锁提供批量自行车，供用户使用。

所述取车方法如下：用户需要依锁入先后顺序，通过扫描自行车上的特征信息，从后往前依次取用；

对于尾部车，当扫描特征信息时，即用户通过手机扫描即将使用自行车上的二维码，如扫描图6单车三的二维码，此时通讯模块发给远端管理系统用车请求信号，远端管理系统通过rfid射频模块提供的已建立的单车三与单车二的配对关系，控制与单车二的第二锁定单元的电机旋转完成开锁动作；

对于首部车和临时停车，当扫描特征信息时，远端管理系统根据无配对车辆情况，控制首部车和临时停车车锁的第一锁定单元的电机旋转完成开锁动作；

对于首部车，当扫描特征信息时，远端管理系统判断其后有与之配对的自行车，远端管理系统不发出开锁指示；

对于非首部车和非尾部车，当扫描特征信息时，远端管理系统判断前后都有与之配对的自行车，即同时有两部配对自行车时，远端管理系统不发出开锁指示，以此保证用户依次从后往前取车。

当首部自行车有必要以固定形式设立固定车桩不允许被取用时，远端管理系统进行车辆编号信息标记，使用户无法通过扫描方式开锁，且指示灯模块的允许还车指示灯和还车成功指示灯同时亮，便于用户判断此车为固定车桩。

所述还车方法如下：

每部自行车根据其自行车锁柱4上设有的rfid射频标签5所含信息进行编号，对于首部还车的自行车，用户需通过手机端提出申请；定义自行车a作为首部车，自行车a用户提出还车申请，且到达停放地点，车锁语音提示允许还车，同时指示灯模块的允许还车指示灯亮，用户将自行车a的锁柱4锁入自行车a的第一锁定单元6的锁孔11时，上锁感应块12接受上锁感应后，判断为还车成功，停止用车的计时或计费，语音提示还车成功，同时指示灯模块的允许还车指示灯灭，还车成功指示灯亮，此自行车a作为首部车，远端管理系统对首部车编号信息标记，允许串联锁入下一部车自行车b进行还车，自行车b用户将自行车b的锁柱4锁入自行车a的第二锁定单元7的锁孔11时，第二锁定单元7的上锁感应块12接收感应，且自行车b锁柱4上的rfid射频标签5与自行车a的rfid射频模块完成相应自行车编号信息读取，远端管理系统因此建立前后相连自行车的配对关系，判断为还车成功，停止用车的计时或计费，自行车b指示灯模块的还车成功指示灯亮，语音提示还车成功，允许再次串联下一部车，以此类推进行还车。

所述停放地点包括远端管理系统允许的默认停放地点、和远端管理系统根据用户提出的停放位置申请结合现实地理位置并大数据进行测算后统筹安排设立的新停放地点；若远端管理系统不同意设立新的停放地点时，允许还车指示灯不亮并语音提示不允许还车，远端管理系统反馈用户手机端或语音提示四周允许还车的、较近的停放地点信息。

所述临时停车方法如下：当自行车c用户未提出还车申请，将自行车c的锁柱4锁入自行车c的第一锁定单元6的锁孔11时，第一锁定单元6的上锁感应块12接收上锁感应后，判断自行车c为临时停车，指示灯模块的还车成功指示灯不亮，便于用户判断此车为临时停车，系统继续用车的计时或计费；

当用户结束临时停车，通过手机扫描自行车c上的二维码，此时通讯模块发给远端管理系统用车请求信号，远端管理系统判断无与之射频配对的自行车，则反馈给所使用自行车c开锁信号，第一锁定单元6的电机8运转，带动偏心轮15运转，顶开止锁块10，此时锁柱4在自行车压缩弹簧13的作用下弹出，完成开锁动作，用户可继续骑行。

所述临时停车方法还包括误锁入状态，自行车c为临时停车时，当自行车d串联锁入自行车c时，判断自行车d还车无效，为误锁入状态，控制系统不停止自行车d的计时或计费，同时，自行车c的第二锁定单元7的电机8旋转完成开锁动作，将自行车d的锁柱4弹出，使锁入动作失败。

具体地，本实施例自行车锁还车上锁包括如下：

1、当用户在骑行过程临时停车，尚无还车意愿，可将锁柱4穿入第一锁定单元6的锁孔11中，此时锁柱4顶部锥面推动止锁块10上抬，锁柱4可继续深入至环状缺口处，止锁块10在复位弹簧14的作用下复位，卡住锁柱4的环状缺口，上锁感应块12接受感应，完成上锁动作，此时还车成功指示灯不亮。

2、当用户需要还车时，可将锁柱4穿入如图6另一部自行车的第二锁定单元7的锁孔11中，止锁块10卡住锁柱4的环状缺口，上锁感应块12接受感应，完成上锁动作，此时还车成功指示灯亮，允许下一部自行车继续串联停放还车。

3、对于如图6首部自行车的还车，自行车若是落入系统事先定义允许还车范围，在用户通过手机app等移动端向系统提出申请，系统反馈信号为允许还车指示灯亮，允许作为首部自行车停放，用户可将锁柱4穿入第一锁定单元6的锁孔11中，上锁感应块12接受感应，完成上锁还车的动作，此时允许还车指示灯灭，还车成功指示灯亮，允许下一部自行车继续串联停放还车。

4、对于如图6首部自行车的还车，若是自行车未落入系统事先定义允许还车范围，用户目测四周无同类自行车停车点，在用户通过手机app等移动端向远端管理系统提出申请，若远端管理系统不允许作为首部自行车停放，允许还车指示灯不亮，远端管理系统根据自行车gps模块作出位置判断，根据事先定义的停放半径测算，通过app或是语音方式提示最近的还车点，如系统可定义在人口密集区，半径100米范围有还车点，在人口疏散区，半径500米范围有还车点等，并进行还车方位提示，用户可自行前往还车，将锁柱4串联锁入已完成还车的上一部自行车的第二锁定单元7的锁孔11中。