两轮电瓶车智能公共停车位设计

蔡得利　杨亚萍　苏鑫悦

摘要：通过两轮电瓶车智能公共停车位的设计来改善社会中普遍存在的公共场合两轮电瓶车乱停车问题。在停车位上设计和安装一款合适的卡位式停车架和电磁智能密码锁，引导人们对两轮电瓶车规范停放，根治电动车乱停乱放的“顽疾”，潜移默化地改变人们的行为方式，引导文明停放。

关键词：单片机 电瓶车 有序停放

中图分类号：TB472 文献标识码：R

文章编号：1003-0069（2018）03-0120-02

一、设计背景

现如今随着电动车的不断普及，凭借着价格低廉、上手简单、环保性好、污染小的优势，电动车数量在我国迅速增长。作为一种新型的交通工具，逐渐走进千家万户，因為使用难度低，上手起来简单，驾驶人没有经过专业的培训，驾驶人对交通法规、安全意识相对薄弱，这就引起了许多的社会问题，我国各大城市的非机动车乱停乱放问题非常明显，非机动车的停放作为各类用地的配件设施往往考虑不足。虽有不少城市设立了非机动车停车点，为市民提供免费的停车场地，但是市民在停放的过程中并不按照秩序摆放，大大缩减了施工时设计的容纳量。在加上非机动车停放的客流密集区有城市公共交通大型枢纽、公园、超市和医院等，在公共服务性较强的公园、医院、商场和学校等处，往往不能提供足够的外来非机动车停放资源，因此常易发生因非机动车挤占其他交通空间，使本就布满动态交通流线的繁忙区域使用面积更小。

国外政府及研究部门对非机动车出行的考虑较多集中在出行和安全性方面。如：加强非机动车与机动车的分隔是城市鼓励非机动车出行的有效方法之一，在设置非机动车专用道时综合考虑不同类型非机动车的行驶速度。对比欧美和日本等国，我国对于非机动车停放的优化组织研究仍有不足。毛保华在探讨我国道路交拥挤问题的对策中提到，由于非法停车或停车点设置不当，造成交通堵塞的现象较为严重。因此要加强路面交通管理，主要有非机动车行驶规则管理，路边停车管理和机动车行驶规则管理三个方面。停车设施应分别按照不同的服务对象、场地位置、建造型式和管理方式等方面对自行车停车设施进行了分类，并对不同类型的停车场应根据对城市土地、交通、经济等方面进行考量，停车位的设计应满足停车数量的需求，同时避免在资源使用上的浪费。城市化的发展使得在城市用地上显得更加紧张，合理使用城市用地，规范的使用停车位，规范有序引导停车，将是不可避免的一个发展方向。

二、产品调研

针对非机动车后乱停乱放问题，市面上有三种经典停车架设计。第一种就是以螺线圈式为代表的多位停车架，这种停车架结构简单，成本低，功能单一，但不具备锁车功能，需自带锁具。第二种是独立式停车架，这种停车架优势在于独立，停车不拥挤，且锁车方便，同样需自带锁具，但其成本比第一种停车架高。第三种是柱式独立停车架，其中最常见的就是城市公共自行车停车架。其优点十分明显，牢固不易损坏，停车安全，排放有序。但是不可否认的是它的缺点也十分明显，体积感过大，占地面积大，成本昂贵，不适合在人流密集区域大面积铺设。

以上三种停车架是市面上使用最多的停车架，各自有着优势，同样缺点也很明显，这使得停车架的使用率很低，或者是根本不使用停车架，车子自身的锁车系统就能满足使用者的需求，但是车子自身的锁车系统并不能规范使用者的停车行为，乱停乱放的现象就很明显，针对以上产品的调研分析，建立在对已有的停车架调研的基础上，主要针对停车秩序混乱的问题，课题组提出了新的设计方案。

三、设计目标

该课题旨在改变社会中普遍存在的问题——公共场合两轮电瓶车乱停乱放问题。具体总结为以下两个方面：

（一）改变停车无序化

非机动车停车场一直以来都是难以管理的，因为电动车等非机动车的停放随意性比较大，最容易乱停乱放。这样就严重影响了环境的整洁和美观，导致了道路不能畅通，甚至会引起各种交通事故。例如在公园附近，公园本来就是一个环境优美的地方，在这靓丽的风景里两轮电瓶车的乱停乱放严重的破坏了公园的环境。这一问题一直困扰着人们。

为了解决这些问题，课题组对两轮电瓶车停车场进行了全方位创新性的设计，在停车场设计和安装一款合适的卡位式停车架，这种停车架可以帮助人们引导两轮电瓶车停放。每一辆车都停放的整齐美观。

（二）保护停车安全性

无论是在大城市还是小城市，偷盗电瓶车的现象还是十分严重的。而且在小城市该现象有愈演愈烈的节奏。这大大损害了车主的利益。如何杜绝这类事件的发生也是国家急需解决的问题之一。有部分非机动车停车场专门设立人员看管停车场。虽然能杜绝偷车的现象，但是也只能保护那一小块地方，浪费人力，且常常出现乱收费的现象。

为了解决这些问题，课题组在每个停车架上创新性地设立智能锁模块。一个固定在地面上的锁能够加大偷盗难度，不可能搬走带锁的车辆，从而起到防盗作用。

四、设计方案

（一）停车架工作原理

经过对用户使用二轮电瓶车的行为习惯的调查研究，最终将锁车方式设计为旋转碾入式，碾入的动作符合用户行为语意的内容。

旋转碾入式（如图1）所示：可活动的挡板，被前轮碾压后随弧面一起做滚动运动，挡板的三角部分触发接近式开关，传递信号给单片机，单片机控制电路。通电的电磁铁1产生磁场，将活动插销吸引靠近，卡住挡板，从而起到锁车作用，锁车工作实景（如图2）所示。同时锁车时单片机编码形成独特的条形码，通过微型打印机打印出来。当要开锁时，用红外扫描条形码，单片机控制电路，电磁铁2通电，吸引活动插销，车锁打开，车轮移出，停车架挡板复位。

（二）使用流程

在设计整个使用流程时，将用户体验放于第一位，将锁车取车的动作步骤尽量缩减到最简单的模式，具体内容如下：

首先是锁车流程，（如图3）所示。用户仅需将电瓶车推入停车架，然后取出条形码即可离开。而设施运转流程为电瓶车前轮撵入弧形挡板，三角板触发接近式开关。接近式开关向单片机传输脉冲信号。单片机接收到信号后控制电磁铁1通电，活动插销被吸往左边，通过三角板的方口，卡住三角板。之后电磁铁1断电。再之后单片机根据接受到的脉冲信号进行编码，并将信息传输到打印机，最后打印机打印出条形码。

其次是取车流程，（如图4）所示。用户仅需将扫描条形码，匹配成功即可取车离开。设施运转流程为扫码枪扫描条形码，将光信号传输到光电转换器，转换为电信号，并传输到单片机。若密码匹配成功，单片机控制电磁铁2通电，活动插销被吸往右边，离开三角板，之后电磁铁2断电。最后弧形挡板滚动，电瓶车离开。

（三）技术支持

在整个产品功能设想及造型设计完成后，为了停车设施功能的实现，主要运用了以下几种技术支持。

1.单片机技术。该设计中，使用的单片机具有存储RAM，电路驱动，编码等功能，在装置中具有中央电脑的作用。基于单片机条形码数据采集系统充分利用单片机内部可编程，实现单片机对条形码的采集识别，控制开关闭合。

2.微型打印机。打印机启动后，由内部单片机执行程序，就可以接受和分析主机送来的数据和命令，然后通过控制电路，实现对打印头机械动作的控制，进行打印。微型打印机将生成的条形码数据进行打印。

3.电磁锁。电磁锁主要运用了电磁感应原理。生成磁力来吸引活动插销。

4.条形码数据采集的实现。红外线采集图形信号，并在光电转换器转换成电信号，通过接口电路送给单片机进行数据处理与管理，完成条形码辨读的过程。辨读成功，开关闭合，车辆解锁。

五、创新点及应用前景

（一）创新点

设施的创新点主要是三个方面上的创新：

1.簡约优雅的停车架设计。整个设计的造型小巧简约，色彩亮丽，对于用户来说，表现得十分友好，可以让用户快速接受并且喜欢。

2.改变上锁的方式。采用智能锁的方式，即停即锁，将锁的核心放入地面以下，提高了停车的安全性，可以让用户放心使用。

3.以上两个方面上的创新引导出最后一个行为学上的创新点——引导市民有序停车，培养良好的停车习惯，提高国民素质，改善市容市貌。

（二）应用前景

目前而言，非机动车停车位属于公共设施。根据黄岩在《非机动车交通组织及停放研究》中停车设施的三级分类，这款停车位设计属于二级停车设施，即用来锁两轮电瓶车车架和车轮的设施，但不保护附件，费用较高且需要维护。因此这款停车架最主要的价值不在于它的商业价值，而是用于规范人们的停车行为习惯和保护市民的财产安全。

当停车架投入量产，在城市主要客流密集区，例如医院，商场，居民楼地铁口等拥挤地段，设立这样的一个个停车架，能够充分利用好每一寸空间，从而减少密集地区的交通拥挤情况，疏通人流，改善交通。使城市市容得到巨大的改善。这是停车架对于城市的最大价值。

当大量用户使用了停车架，随之而来的可以产生一定的宣传效益。借助了互联网平台，可在平台上投放小广告，这是停车架巨大的商业价值。

总而言之，停车架将改善电动车乱停乱放的“顽疾”，潜移默化地改变人们的行为方式，引导着文明停放！停车架不仅改善停车状况，最大化地合理利用使用空间；同时改善市容，美化城市，提高市民素质。