基于多技術(shù)融合的高鐵座椅設(shè)計

隨著我國高鐵高鐵的快速發(fā)展，高鐵以其安全可靠、速度快、成本高的特點已成為人們外出的首選之一。高鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對我國經(jīng)濟發(fā)展及交通運輸做出了巨大的貢獻,但在運營中也出現(xiàn)了一些問題。近年來引發(fā)民眾關(guān)注的“高鐵霸座”事件，極大地降低了乘客出行的舒適體驗。智能手機的普及有時也會導(dǎo)致乘客“低頭玩手機坐過站”，打亂出行計劃，造成不必要的經(jīng)濟損失，給鐵路運輸管理帶來不便。如何更好地解決上述問題，為乘客提供更好的服務(wù)，具有一定的實用價值。本文提出基于微機控制和傳動裝置的新型智能高鐵座椅以解決上述問題。若要解決霸座問題，實現(xiàn)座椅的信息化至關(guān)重要。利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，將高鐵每趟車次的乘客信息預(yù)先寫入數(shù)據(jù)庫中用以進行信息比對，從而實現(xiàn)通過乘客車票信息核對來控制座椅電磁鎖的開閉，使得信息核對不正確的乘客無法使用高鐵座椅，可有效防止霸座現(xiàn)象的發(fā)生目前高鐵上針對防過站這一問題普遍采用的仍然是廣播提醒方式。然而，由于高鐵列車同一車廂旅客目的地的差異較大，這一提醒方式并不具有針對性。且對于某些特定情況，如乘客沉迷于智能手機或正在睡眠時，廣播提醒往往容易被忽略。鑒于此，可利用數(shù)據(jù)庫中存儲的列車站點信息，當(dāng)乘客快到站時，輔以加速度傳感器裝置的檢測信號，若有明顯減速現(xiàn)象則由微機發(fā)出信號驅(qū)動電控抬升裝置抬升座椅從而實現(xiàn)一定的落差，落差形成合適的震感，提醒乘客下車。1機控制器第一信號輸入端相連接基于微機控制的新型智能高鐵座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1-圖3所示，包括由椅背、設(shè)置在椅背兩側(cè)的第一座椅扶手與第二座椅扶手和與兩個座椅扶手底部鉸接的椅墊組成的禮堂椅主體，椅墊內(nèi)靠近椅背的一端設(shè)置有配重塊，禮堂椅主體采用重力回復(fù)機制，使椅墊4在使用后能夠進行收和上面所述第一座椅扶手沿頂部表面嵌入二維碼掃碼裝置，該二維碼掃碼裝置的信號輸出端與第一座椅扶手內(nèi)微機控制器的第一信號輸入端相連接，用于識別車票信息如圖1所示，椅墊4底部設(shè)置有加速度傳感器402，加速度傳感器402是一種能夠測量加速度的傳感器，用于檢測當(dāng)前列車行駛過程中的加速度,通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。[10]傳感器在加速過程中，通過對質(zhì)量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值，加速度傳感器402的信號輸出端與微機控制器203的第二信號輸入端相連接，椅墊4頂部設(shè)置有震動坐墊403，震動坐墊403的信號輸入端與微機控制器203的第二信號輸出端相連接。椅墊頂部設(shè)置有震動坐墊，該震動坐墊的信號輸入端與微機控制器的第二信號輸出端相連接，由微機發(fā)出信號驅(qū)動震動坐墊進行震動形成合適的震感，提醒乘客下車。此外，如圖2所示，第二座椅扶手頂部還設(shè)置有提醒燈7，提醒燈7的信號輸入端與微機控制器203的第三信號輸出端相連接，通過醒目的提醒燈能夠有效提醒旅客已到達目的地，保證其不會錯過站。為保證座椅的安全性和穩(wěn)定性，第一座椅扶手和第二座椅扶手底部均設(shè)置有基座，能夠與高鐵車廂進行固定。為提供更好的舒適性，椅背貼合人體背部的側(cè)壁上還設(shè)置有按摩球?qū)?，防止長時間依靠產(chǎn)生血液不流通的情況發(fā)生附圖標(biāo)記說明：2軟件設(shè)計2.1掃碼控制與關(guān)閉結(jié)合座椅的硬件，將該系統(tǒng)功能設(shè)計為以下4部分：(1)防霸座識別。利用C++語言連接數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)讀寫設(shè)置GPIO口的高低電平，將掃碼得到的數(shù)據(jù)段按需截取，與數(shù)據(jù)庫中的乘客信息進行匹配，成功則使IO口打開，實現(xiàn)開鎖功能；反之，IO口保持關(guān)閉，開鎖失??；(2)到站提醒功能，則首先通過加速度傳感器中的敏感元件將測點的加速度信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，進入前置放大電路，改善信號的信噪比后，再進行AD轉(zhuǎn)換，最終送入微機中2.2防霸權(quán)生產(chǎn)系統(tǒng)防霸座業(yè)務(wù)流程如圖6所示。數(shù)據(jù)庫管理終端有權(quán)更改座位、到站等信息，將對應(yīng)車次的信息利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)送至對應(yīng)車次的微機內(nèi)置數(shù)據(jù)庫中。2.3提示裝置控制電路系統(tǒng)到站提醒業(yè)務(wù)流程如圖7所示。當(dāng)列車滿足即將停靠的速度條件時，微機控制器203檢測前方到站信息，與該座椅對應(yīng)乘客的目的地進行比對，如果不匹配，提醒燈7和震動坐墊403將不會收到任何信號，系統(tǒng)維持原狀態(tài)不變，等待下一車站時再進行等待識別；如果匹配，微機向提示燈輸出電信號，提示燈顏色變成紅色，提醒旅客前方為目的地，同時提醒燈7一側(cè)設(shè)置有開關(guān)，如果旅客意識清醒，則可以按下左側(cè)座椅扶手上的開關(guān)，從而阻斷啟動提醒裝置的電信號，提醒系統(tǒng)不工作。如果乘客并未按下此開關(guān)，則等待加速度傳感器402檢測到列車持續(xù)減速至速度為一定負值時（擬為：-3km/h），微機控制器203向震動坐墊403發(fā)送信號，震動坐墊403進行震動，從而使旅客產(chǎn)生震感，提醒旅客下車，同時震動坐墊403一側(cè)設(shè)置有開關(guān)，當(dāng)旅客被提醒后可通過開關(guān)進行震動坐墊403的關(guān)閉；站點表按照高鐵的實際運行線路存放在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫可以通過聯(lián)網(wǎng)遠程修改。旅客下車后，將控制電磁鎖的IO口置低，電磁鎖保持通電狀態(tài)，座椅坐墊自動彈回至與座椅靠背貼合，電磁鎖閉合，成功再次鎖上座椅。即可迎接下一乘客。3高鐵座椅的功能本座椅具有以下功能和特點。1）將每趟車次的乘客信息預(yù)先寫入微機控制器的數(shù)據(jù)庫中用以進行信息比對，從而實現(xiàn)通過乘客車票信息核對來控制座椅電磁鎖的開閉，使得信息核對不正確的乘客無法使用高鐵座椅，可有效防止霸座現(xiàn)象的發(fā)生。2）利用數(shù)據(jù)庫中存儲的列車站點信息，結(jié)合通過掃碼識別獲得該座椅對應(yīng)乘客的乘車信息，當(dāng)乘客快到站時，輔以加速度傳感器裝置的檢測信號，若有明顯減速現(xiàn)象則由微機發(fā)出信號驅(qū)動震動坐墊進行震動形成合適的震感，提醒乘客下車。3）基座能夠與高鐵車廂進行固定，保證其安全性和穩(wěn)定性。4）按摩球?qū)幽軌蚴褂脩艨恐迷诎茨η驅(qū)由线M行按摩，防止長時間依靠產(chǎn)生血液不流通的情況發(fā)生。5）通過醒目的提醒燈