一種新型客車檢測裝置的設計及關鍵部件的有限元分析

陳靜思　董鐵生　謝李傲　程詩凝　解為新　林景凡

摘 要：現有長途客車的物品儲藏處存在諸多問題，如行李擺放的不合理導致儲藏室空間的利用率低;還有由于行李箱等物品擺放的先后順序不同，造成乘客在下車時取行李箱的不便，從而耽誤了大家的時間;并且在一些相對落后的城鄉地區道路建設還有待完善，這就導致了行李易受客車在路程中意外顛簸而損壞，對人們的行李安全構成潛在威脅，這可能會導致與客車公司不必要的民事糾紛，不利于和諧社會的建設。對此設計了基于長途客車的存儲檢測裝置。新型客車存儲檢測裝置的主要操作系統是無線電感應系統，初步設計艙內分上下兩層，并通過客車儀表盤的按鈕控制艙內對應滑板，對物品進行有序分層存放。左右的不對稱設計讓行李箱和貨物與小包裹分開存放，避免人們貨物之間相互擠壓。行李艙內裝有監控攝像探頭，連接到車內司機控制附近以及外部大屏幕，方便客車司機管理與乘客下車時快速找到且拿取行李。本裝置將存儲檢測裝置和智能助尋系統以及操控系統有機的結合起來，配合有限元進行具體受力分析，進一步增強裝置的安全性和實用性，能夠更大限度地滿足客車公司的便利性與使用者的需求。

關鍵詞：智能化 有限元 無線操作 機械自鎖 監控檢測 人性化

1 引言

近年來，隨著科技的發展，出行方式明顯得到可多選擇的改善，但仍存在一些相對不發達地區的乘客主動與被動的選擇長途客車的出行方式。客車屬于一個公共環境，公共環境就不能避免諸多問題，例如部分客車車廂內顯得擁擠凌亂，過道很是狹窄，行李艙內還有很多空間沒有被利用起來。在客車行駛過程中，不可避免出現行李因隨意亂放導致磕碰等行李損壞。客車行李艙空間大而無序，行李堆成一團，乘客下車時往往不能及時找到行李，影響行車體驗。針對以上問題，我們研究了一款新型客車存儲檢測裝置，可以合理有效的充分利用行李艙內空間，分類存放使得乘客行李箱拿取方便，也無形中給客運公司帶來了便利。無線控制及監控設備都大大增加了行李安全與乘客的行車體驗，完美契合了現代交通的理念。

2 設計理念概述

本創新設計的設計理念是對目前客車的行李艙進行改進，擴大行李存儲空間。通過無線控制系統控制滑板進出，實現自動化存儲行李。對行李艙進行分層，分類存放行李，為乘客提高便捷性，提升行車體驗。

2.1 研究目的：

（1）合理規范存放行李，使客車可使用的空間最大化。

（2）使行李艙內行李狀態可視化，提供乘客行李具體位置，方便乘客下車時快速尋找。

（3）對行李分類存放，一目了然，可使行李的安全性更高。

（4）安檢系統更加保障了乘客的人身安全。

3 系統結構圖及工作流程設計

3.1 系統結構示意圖

3.2 工作流程設計：

此新型客車檢測裝置由滑板、滑板擋板、控制系統、固定裝置、制動系統、滑輪、按鈕、警報燈燈裝置、監控探頭、隔板等組成。

（1）無線控制方面：當乘客上車時，可根據車內提示選擇符合行李箱大小的滑板，按照滑板標號控制按鈕使行李艙內對應滑板滑出，整個操作快捷有序。無線控制系統使本設備更加方便快捷、節省時間，也可以通過無線遙控器進行操作，司機可以在車下更直觀地進行操作，從而更快速地選擇出放置行李箱的位置。

（2）分類存放方面：行李艙設計為上下兩層樓梯式組合滑板，嵌套裝置，可以調節行李艙隔板間的高度，從而達到更廣泛的適應不同規格的行李的目的。上下兩層分別擺放大小規格不同的行李箱，艙內兩側可放置手拎包等小件雜物。分類存放更加充分的利用空間資源。同時，也方便乘客下車時拿取。

（3）加強防護方面：行李艙內，為防止行李在運輸過程中撞碰而產生磨損損壞，我們在滑板兩側增加了泡沫隔板，減小碰撞時產生的沖擊，有效地保護行李安全。此外，在滑板與隔板的交接處設置了固定裝置，即采用安全繩索與小滑板來卡緊行李，防止其來回竄動，起到了對行李保護的功效。

（4）監測裝置：行李艙內的監控攝像頭連接車內大屏幕，乘客下車時可根據監控有效快捷地找到自己的行李。

4 客車存儲結構有限元分析

采用SOLIDWORKS的Simulation模塊對客車存儲結構進行有限元分析，分析內容包括：應變分析，應力分析，位移分析。

（1）應力分析

圖3是滑板的應力分布云圖，此板的材料為合金鋼，合金剛最大屈服力為6.204 e+02 MPa，此版所受應力最大部位在板角處，最大應力為5.061 e+02 MPa，此板最大應力比材料屈服力小，所以合格。

（2）應變分析

圖4是滑板的應變分布云圖，此板的最大應變在板角處，數值為1.758e-03，由此可知，此板的最大應變數值很小，所以此板的最大變形量很小，符合要求。

（3）位移分析

圖5是滑板的位移分布云圖，此板的最大位移為2.559e-01mm，位移最大處位于板的中前部位，由圖可知，此板的位移量很小，可以滿足預定要求。

5 結束語

（1）本裝置完美解決了現有的行李艙結構簡單不利于行李的規范性存放，導致空間浪費，甚至空間不夠等現象。本裝置通過合理規范地存放行李，完美分配空間的同時設置了智能監控裝置，提高人們的乘車體驗。

（2）新型客車存儲檢測裝置結構簡單，制作成本較低，實用性強，解決了傳統行李艙的效率低、成本高帶來的種種困擾并進一步改善。

（3）本裝置的智能存儲設計配合有限元分析，使得產品設計更為完善。

綜上所述，本裝置是結合無線控制，分類存放，加強防固于一體的智能存儲裝置。本裝置最大可能地實現了我們初始的便捷實用、新穎創新的創造理念，符合未來智能的生活理念，符合大眾的需求，具有廣闊的市場前景。

基金項目：齊齊哈爾大學2021大學生創新創業訓練計劃項目（202110232375）。

參考文獻：

[1]陳文弟.客車制造工藝技術[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]林寧.汽車設計[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3]李學光.扭力軸加載有限元分析與壽命計算[D].長春：長春理工大學，2008.