小創新驅動新思維
——自行車落鎖裝置的研究

郭子晨 黃昱豪 姜運芳 孫璇 秦圣凱

防災科技學院 河北廊坊 065201

1 研究背景

為確保所研究設備的實用性前景，就相關情況進行了實際的調查和網上其他城市和學校對單車的使用數據：省會級以上城市及城市校園約有50%人員會將單車做交通工具，在學校63.1%上學或上班使用；23.62%的用于購物；37.27%的用于出游。周用頻率超過5次的30%，50%的人員使用一到二次；在校園內學生自行車成為管理的一大難點，原因是校園中的很多自行車依靠車身結構鎖或者自備鏈條鎖，造成了停放隨意，而校園內特定的鎖樁又無法滿足使用，有損校園的美觀，公共資源浪費，滋生盜竊車輛犯罪。同時在城市的其他公共場所也存在此類問題。

2 現有單車車鎖存在以下缺點：

①車鎖固定在單車上，若損壞需更換整輛單車或者車鎖；②密碼車鎖容易被破解和鎖身易破壞；③車鎖長時間暴露在空氣中，易腐蝕易氧化生銹；④車鎖鎖芯為不銹鋼材質，但鎖體為硬性塑料強度較差，易被人為拆除；⑤外部所加鐵鏈鎖不能防止被切割破壞，鎖芯的防盜功能也比較脆弱；⑥現有單車的固定落鎖裝置，固定車輛單一，不能滿足多款單車的使用；⑦現有落鎖多位于車輪與輻條處，停放后無法保證車輛平穩；現有落鎖裝置鎖芯結構為固定位置；

3 設計思路及實際使用

3.1 裝置結構

本裝置結構采用一體立柱鏤空式設計，外結構采用高強度硬質材料，可防車鎖破壞和輕微撞擊；采用鎖芯鎖止器，自行車可以安全可靠落鎖停放。所述裝置頂部梯形結構上采用防滑條設計，起到微夾自行車頭管部位的作用，保持車輛平衡；裝置采用滑塊式設計，可使車鎖上下滑動，滿足不同款式、不同高度的自行車使用；裝置內設壓力傳感器，用于檢測是否有車輛停放；裝置外置內嵌一塊身份信息讀卡器，用于存取車輛；裝置設置報警模塊，對于破壞車鎖、盜取他人車輛的行為起到警示作用，裝置內設語音播報模塊，可播報鎖車成功和取車成功等信息；其外廓LED燈組未使用時為綠色使用時為紅色，夜間具有提醒作用，以防止撞擊；而內置STM32主控芯片，控制讀卡器、報警模塊、語音播報模塊、GPS芯片、LED燈組等正常工作。

3.2 使用方法

①在車鎖未使用時，外廓LED燈組成綠色，在車鎖使用時，外廓LED燈組成紅色；②在用戶鎖車時，將自行車推入車鎖中，通過調節滑塊鎖上下高度位置，滑塊落于頭管和前叉的交叉部位，利用交叉部位對滑塊形成支撐，使自行車頭管微夾在梯形結構的防滑條之間，保證單車平穩的停在車鎖樁上，壓力傳感器檢測到有頭管擠壓，此時車鎖外廓LED燈組由綠色變成紅色，用戶在讀卡器處刷校園一卡通2秒后觸發鎖芯將單車頭管鎖死，語音播報模塊會提醒用戶；③在用戶使用取走單車時，需要在讀卡器處刷校園一卡通，取車時壓力傳感器檢測到自行車頭管離開，進一步確認單車處于取走狀態（車鎖處于未使用狀態），此時車鎖外廓LED燈組由紅色變成綠色，語音播報模塊以提醒用戶。

4 結語

圖1 滑塊立面及滑塊鎖結構圖

圖2 鎖芯結構圖

筆者通過對國內所在城市對自行車使用密度高的大中學校和城市中使用自行車相對較多的公共場合進行大量調查后，形成了除公共場合自行車管理原因外，硬件設備的不足的認識，通過技術創新研究，設計出該設備，如設備得到推廣使用，會獲得公共場地管理改善，減少盜竊行為的作用，對社會也會創造有益的價值；本裝置的創新點表現在如下：①特別方便學校校園內使用；②梯字型結保證車輛停放平穩；③鎖車位置由傳統的前輪位置調整到頭管位置；④車鎖可以上下滑動，使鎖車種類不再單一，經濟適用。