基于共享單車頭盔與車鎖的一體式設計

潘凡　姜霄　張漢蓉

【摘 要】本系統為一款基于一體式共享單車頭盔與車鎖的設計，以一體式解鎖單車和頭盔為核心。 目的是為了防止共享單車配套頭盔丟失，以最低的成本為共享單車使用者提供最安全的保障。用戶一鍵解鎖單車和頭盔、一鍵歸還頭單車和頭盔，通過藍牙智能鎖實現防盜功能。在保障騎行者騎行安全的前提下，增加公共共享的樂趣。

【關鍵詞】一體式車鎖和頭盔;安全;防盜;共享

中圖分類號： U484 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）31-0011-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.005

Integrated Design of Bicycle Helmet and Lock Based on Shared Bicycle Helmet

PAN Fan JIANG Xiao ZHANG Han-rong

（Jiaxing University， Jiaxing Zhejiang 314000， China）

【Abstract】This system is a design based on integrated shared bicycle helmet and lock， with the core of integrated unlocking bicycle and helmet. The purpose is to prevent the loss of the matching helmet of the shared bicycle and provide the safest guarantee for the users of the shared bicycle at the lowest cost. Users unlock the bicycle and helmet with one button， return the first bicycle and helmet with one button， and realize the anti-theft function through Bluetooth intelligent lock. On the premise of guaranteeing the safety of cycling， we should increase the fun shared by the public.

【Key words】Integrated locks and helmet; Safety; Anti-theft; Sharing

0 引言

在倡導全民出行的時代，共享單車應運而生。而騎行頭盔更是所有共享單車使用者在未來必備的安全裝備。佩戴了安全頭盔，一旦發生事故，頭盔會起到一定的防震、緩沖作用。如今市場上現有的騎行頭盔，并未能給共享單車使用者更好的使用體驗。本項目設計基于共享單車車鎖與頭盔一體式設計，集合了共享單車使用者所需的保護功能，同時也解決了普通共享單車頭盔易丟失的問題。

1 現狀與問題分析

1.1 騎車佩戴頭盔的重要性

頭盔，對于騎行者來說，就像是汽車駕駛員所系的安全帶，是人們遭遇交通事故后的最后一道防線。據研究表明，頭部是人體最脆弱、最易受到致命傷害的部位，在交通事故中，不戴頭盔的致死率遠遠高于其他因素。經測試，頭盔可以避免85%的頭部受傷，而不戴頭盔導致的頭部損傷率是戴頭盔的2.5倍。騎行過程中存在著許多不可知的危險因素，保障公民的騎行安全，正確佩戴頭盔是關鍵措施。因此，為共享單車配備安全頭盔勢在必行。

1.2 法律空缺

目前在澳大利亞和美國的部分州，法律會強制規定騎行者必須佩戴頭盔[1]。但國內還沒有正式發布強制騎自行車必須戴頭盔的法律條文，且公民意識薄弱，不文明的騎車現象隨處可見，應提前展開預研[2]。

1.3 頭盔存在的問題

本項目組成員深入城市內部，對共享單車展開調研。在共享單車的某個停放點，有幾輛單車的車筐里都放置著配備的安全頭盔。這些頭盔與車身同色，頂上為鏤空設計，重量較輕，通過彈簧繩連接車頭部分，內部固定幾根綁帶讓頭盔貼合頭部起到保護作用。為共享單車配備安全頭盔必然是騎行安全意識的上升的表現，但也存在著一些問題：

（1）頭盔與車鎖僅有一根橡膠彈簧繩連接，防盜性極低。當用戶解鎖騎行時，彈簧繩也會對用戶造成一定的牽制，易產生安全隱患。（如圖1、2）

（2）對下雨天等特殊天氣的防御性差，不具備防水功能，用戶選擇配戴潮濕頭盔的概率低。

（3）大部分頭盔的表面和內里都布滿了污垢，在一定程度上打消了用戶配戴的積極性。

圖1 頭盔掉落? ? ? ?圖2 頭盔與車的連接方式

2 設計方法和技術

2.1 用戶研究方法

2.1.1 用戶特征

筆者經調查研究發現，共享單車的目標用戶主要集中在20-35歲的年齡階段，特別是學生和上班族。這部分用戶群體的出行需求較高。同時，他們受教育的程度也較高，因此接受新鮮事物的能力強。與互聯網的接觸頻繁是他們成為共享單車主流用戶的重要原因。且這部分用戶大量集中于交通發達的一線城市，使用共享單車的需求程度高。

2.1.2 用戶需求

通過對用戶人群的研究分析，得出用戶需求主要為學生校區和生活區之間的出行以及上班族上下班通勤的出行需求。上述兩種情況即用戶在使用單車前已確定了騎行歸屬地，在特定的時間去往特定的地點，這樣的使用情景下，用戶對單車的依賴性高，需要設計便捷的頭盔使用與歸還方式，從提高產品易用性的角度出發提供良好的用戶體驗。

2.2 藍牙轉接技術

用戶安裝APP后，可以通過單車的藍牙智能鎖進行定位，然后通過用戶手機中的APP完成與后臺的交互，再由用戶手機的藍牙來完成與車鎖的交互，完成開鎖和閉鎖功能。運用藍牙轉接技術的智能鎖具有開鎖穩定、超低功耗的特點。

3 解決方案

基于用戶研究的方法和藍牙轉接技術，本設計提供了一體式共享單車頭盔與車鎖的解決方案。針對共享單車安全裝備缺失的情況，在共享單車上增加便攜式頭盔。主要擬運用工業設計的方法和技術緩解騎行中頭部安全問題，達到既能實現共享性又能保證安全性的目的。

車鎖主要配備的功能結構有：

（1）控制芯片：智能鎖系統的控制中樞。

（2）移動通信芯片：內置sim卡，負責與云端應用后臺數據傳輸，信息反饋。

（3）藍牙通信模塊：主要是用于連接用戶手機并實現解鎖。

（4）車鎖的傳感器：感知車鎖的開、關狀態，和頭盔取下和鎖住的狀況。并將車鎖狀態，頭盔狀態信息上報給控制芯片。

（5）車鎖的執行器：控制芯片通過執行器對車鎖進行開操作。

由以上所有結構配合工作，完成單車與頭盔的解鎖與鎖住。與現有技術相比，本項目在藍牙智能鎖的基礎上首次進行了共享單車車鎖與單車頭盔的結合。

用戶在使用共享單車時，先使用手機掃描單車上的二維碼，而后向云端發起解鎖請求。云端對用戶信息、單車信息進行核查，而后將授權信息發送給手機。用戶通過手機藍牙接口將解鎖指令和授權信息傳遞給單車的智能鎖，智能鎖核驗授權信息后解鎖，單車鎖開關（4）與頭盔（1）上的凸起檢測裝置（5）同時解鎖，并將解鎖成功的信息通知手機。手機將解鎖成功的信息回復給云端，云端開始給用戶計費。用戶可以取下并裝備頭盔開始騎行。用戶結束騎行后，將頭盔放置回車鎖處，單車藍牙鎖將處于已鎖狀態，藍牙鎖將“已鎖”狀態通過手機上傳到云端，用戶在手機應用界面結束用車，在應用界面結束用車后，隨即費用結算。[3]若沒有歸還頭盔，車鎖上的檢測凹槽（6）無法檢測頭盔（1）上的檢測凸起（5），則車鎖不處于“已鎖”狀態，車鎖上的開關（4）也無法閉合，用戶則無法結束用車。如果設備故障，用戶可通過APP報修服務后還車。本設計，頭盔（1）和車鎖上的凹槽（7）完美貼合，可有效固定頭盔。（如圖3、4）

圖3 頭盔的放置

圖4 一體式頭盔與車鎖說明書

4 材料及造型分析

4.1騎行頭盔的材料應用分析

（1）外殼：騎行頭盔的材料有多種，市面上主要材料為塑料，主要為PC和PVC。PC是一體成型頭盔，一體成型的頭盔經久耐用且耐寒，符合與長時間在戶外停放的共享單車配套使用。

（2）填充：騎行安全頭盔里面填充的材料主要是EPP新型泡沫塑料。傳統的自行車頭盔材料多采用EPS塑料，但因其不可分解易對環境造成極大的污染。EPP塑料可在不降低性能的情況下循環使用，符合“可持續發展”理念且無毒無味，是實在的新型環保塑料。[4]

（3）內襯：頭盔的內襯采用超疏水-自清潔材料。超疏水表面具有自清潔、防黏附、防雪（黏等功能，在許多領域中用途廣泛，可用于解決共享單車的衛生問題。

本頭盔設計采用耐沖擊復合PC外殼，填充采用高密度EPP緩沖層，輔以自清潔內襯。穩定性強、重量輕且衛生，為使用者提供頭部保護和良好的用戶體驗。

圖5 頭盔六面圖

4.2 騎行頭盔的造型分析

騎行頭盔趨向于更全面、平滑、通勤的設計。在自行車事故中，這些設計通常可以最大限度地吸收沖擊力。更適合于休閑和通勤騎車人選擇，然而專業自行車手和賽車手仍傾向于選擇符合空氣動力學原理的狹長形頭盔。本項目對頭盔的造型進行了多次的簡化，使其易于批量制造，成本低且安全性高，同時也考慮了風阻對騎行的影響。色彩方面，最重要的是要考慮在交通道路正常情況和特殊情況的可視性，在可視度較低的環境依然能被看到，從注視頭盔的駕駛員們的心理和情緒來說，能引起他們的積極的情緒，最終決定采用顯眼的黃色作為主色。[5]（如圖5）

5 結語

共享單車的騎行安全問題不容忽視，事故頻發的現象在某種程度上也影響著社會的穩定，并造成一定的社會負擔。本項目涉及共享單車安全的新領域，打造新的產品共享模式。通過工業技術，以小成本解決大問題，將在很大程度上減少騎行事故給用戶帶來的傷害，加強用戶的安全感，進一步產生顯著的社會效益。

【參考文獻】

[1]國外推動佩戴安全頭盔的做法[J].汽車與安全，2018（12）：59.

[2]喻彥，彭娟娟，李慶峰，周德定，高寧，蘇慧佳，徐乃婷.上海市電動自行車駕乘人員安全頭盔使用情況現場實測[J].上海預防醫學，2018（09）：730-734.

[3]王一鳴.從“云端應用”透視共享單車[J].通信世界，2017（27）：44-45.

[4]唐皓基，張漢蓉，姜霄.共享單車領域中安全頭盔CMF研究與實踐[J].科技視界，2018（30）：10-12.

[5]吳佳偉.自行車類女性頭盔的設計概述[J].藝術科技，2015，28（03）：10+88.