基于安全出行的自行车转向灯设计

高源洁 姜霄 杨琰

摘要：解决自行车在夜晚事故率较高的问题，保障夜间自行车出行者的安全。经调查、分析，总结归纳出社会大背景、人们户外骑行情境、周边环境和存在安全隐患的原因，结合产品材料、加工工艺等因素对其外形、功能、结构等方面进行设计和创新。设计一款具有自主知识产权的自行车夜间转向灯，保障交通出行安全。该自行车转向灯可为夜间行驶的自行车提供照明与转向提示，使其他车辆明确其行驶方向，以提高夜间出行的安全系数。

关键词：自行车 转向灯 夜间 事故

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2020）02-0120-02

引言

随着低碳环保主义的兴起，越来越多的人选择骑车出行。目前，夜晚骑行安全问题还未得到解决，这不仅会给来往车辆带来不便，也会带来安全隐患。文中针对自行车转向以及夜晚骑行问题，设计了自行车夜间转向灯，以提高骑行安全性，在保障社会道路安全的同时增强全民交通安全意识。

一、设计背景

（一）社会环保意识的提升：我国“十二五”规划纲要指出，“倡导文明、节约、绿色、低碳消费理念，推动形成与我国国情相适应的绿色生活方式和消费模式。”[1]，在此背景下，单车行业掀起一股全面新热潮，上班下班、休闲娱乐、“最后一公里”，自行车成为现代新兴出行方式。据自行车市场分析调查报告不完全统计，78%的中国家庭拥有自行车，中国拥有自行车的总数达4.5亿辆。[2]近年来，随着共享单车行业的发展，自行车大量进入我国大中城市，在我国已有庞大自行车数量的基础上，自行车的数量又有了明显增长。

（二）骑行健身的流行：如图1，2015年，我国运动骑行人数仅为408万，在2017年已达1500万，仅仅两年我国骑行人口就有着爆发式的增长[3]。随着我国人民健身意识的进一步提升，越来越多的人们加入骑行的队伍中，我国骑行趋势还有着极大的增长空间。人们选择骑单车，也不仅是因为其方便快捷，更是将共享单车看作一种健康的出行方式，在出行过程中运动健身，强身健体，在全国也是掀起了全民健身健体热潮[4]。

二、设计自行车转向灯的必要性

（一）设计自行车转向灯的必要性夜间发生安全事故的比例大，危险系数高：夜晚的交通量约为白天交通量的10%～30%，但是46%～54%的事故发生在夜晚，夜间交通事故导致的死亡人数更多，约占交通事故死亡总数近六成[5]。在夜间，光照和环境具有不确定因素，自行车可视度较低。再加上汽车处于运动状态，驾驶员在行车过程中视力会有所降低，车辆识别反应过程变长[6]，更是增加了危险因素。在夜间环境下，发生交通事故的概率和致死率较白天有明显升高。

（二）转弯及夜间自行车的交通事故率高：我国部分地区有非机动车道，自行车与电动车在其中行驶，音盼地区道路是混合交通，机动车与非机动车在同一条道路上行驶，车况复杂，突然转弯、夜间行驶问题及转向无明显提示的现象非常多，大大提升了自行车的交通事故率。作为易受伤害的道路使用者，行人和自行车骑车人在中国混合道路交通环境下承受很高的死亡风险[7]。

自行车事故的表现有如下特点：1.转弯事故多。非机动车道，直行、转弯车辆共同行驶，不像机动车道会有左右转车道，由于骑自行车的人出行的目的地不同，所以在交叉路口易发生碰撞。2.自行车超车事故多。自行车行驶较慢，与电动车同时行驶，速度快慢不一，常有超车情况，易发生交通事故。3.自行车突然转向。当单车横向穿越道路或左转穿越道路时，其行车轨迹与汽车的行驶轨迹交叉，汽车驾驶员无法及时判断单车骑行方向，从而引起交通事故。4.夜间易发自行车事故。由于自行车夜间行车没有照明装置，车辆交会前不易发现目标而发生事故。

（三）现有保护措施不完善：自行车的保护装置只有刹车与反光板，刹车是日常生活中减速的装置。反光板仅有光源的时候，才能够将光线按原来方向照射回原路径，仅对于机动车和部分非机动车起到提示作用，且有一定局限性，反光板对于突然变道，转向等动态趋向无法进行警告提示作用。

（四）自行车驾驶员安全意识较弱：自行车驾驶者安全意识较弱。汽车驾驶需要通过审核和驾驶证考取，骑自行车没有相关培训和证件要求，与经过统一培训的机动车驾驶员相比，自行车驾驶者的安全意识相对较弱。

三、设计思维与解决方案

我们将自行车灯分为判断装置、发光装置与供电装置，对各部分进行多种方案的对比与甄选。

（一）设计思路，如表1

方案提出与分析：

通过表1对以上方案的对比，最终将陀螺仪、激光灯、充电电池结合为可拆卸的一个整体，以达到操作简单，警示作用强的目的。

（二）设计原理。自行车转向车灯分为两个部分，下半部分为发光装置，固定在自行车的前杠上，与整个车体保持相对静止状态，负责供电与发光;上半部分为检测装置，安装在自行车的立管上，随着车把的转动而转动，其内部具有电子陀螺仪，可检测车把的转向状态，当车把转动时，将电信号传递到与车身保持相对静止的发光装置内，电信号将改变激光灯的相应方向投射方式，形成明显图形，达到警示作用，如图2所示。

自行车灯的判断过程如图3。直行时，自行车打地面投射图形为“‖”形，自行车向左转向时，左侧灯光进行变化，投影图形由“‖”形变为“<|”形，自行车向右转向时，右侧灯光进行变化，投射图形由“‖”形变为“|>”形，每次转弯结束后，地面投射图形变回为“‖”形。后方车辆可在第一时间内，观测到前方自行车行驶状态，以在最快时间内做出相应应对措施。

（三）设计方案：自行车灯的造型（图4）采用简约的流线型设计风格，中间部分采用硅胶材料，如图5，用户可根据车身大小自主改变固定部分的松紧，将车灯安装在图6中①位置，使得车灯与车体完美融合。车灯简约小巧，在骑行及使用过程中，丝毫不会影响用户骑车的操作感及体验感，简约贴合的外观更加能够体现出自行车的轻巧与便捷，如图7，让自行车充满时尚感与科技感。

自行车灯的上半部分（检测装置）内部设有电子陀螺仪，下半部分（供电及发光装置）设有左右两个小型激光灯（图s）及外置式电池。在电池没电时，用户只需将置于外部的电池取下，进行充电后放回，即可继续使用。硅胶材质环保轻便，也使得自行车灯在方便安装及拆卸的同时，延长了车灯的使用寿命。相比将车灯直接固定在自行车把手上的方式，在产品中加入陀螺仪大大提高了产品对自行车行驶时拐弯的角动量变化判断精确度，而可拆卸的充电电池与普通电池相比不仅更加环保也节约了用户的后期投入。可变化的激光射灯清楚地将自行车行驶过程的变化以图案的方式投射在地面上，当用戶在骑行过程中突然转向时，可以达到警示其他自行车及机动车的作用。

结语

由于自行车市场的扩张和现代出行新趋势，加上群众安全意识较弱和基础建设不完善等原因，自行车在夜间出行安全系数较弱。自行车转向灯能在夜间提供安全保障，具有较好的应用前景，相信在不久的未来能够更好地为人们服务，为自行车出行保驾护航。

基金项目：嘉兴学院2018年度大学生科研训练计划项目（SRT）论文。

参考文献

[1]国务院.中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要[J].民主，2011（07）：37.

[2]朱萍，朱亚成，董雨薇，谢红林，李荔，钱琪.2017-2018中国共享单车发展报告[J].中国商论，2017（31）：143-147.

[3]雨辰.2017中国骑行运动大数据报告[J].中国自行车，2018，07：90-92.

[4]一鸣，唐林涛.谈工业设宝构自行车产业升级一一以助力单车产品设计为例[J].设计，2018，01：88-89.

[5]周一鸣，毛恩荣.车辆人机工程学[M].北京：北京理工大学出版社，1999.

[6]郁佳文，王宏雁.夜间汽车-自行车事故的原因分析与防范措施[J].农业装备与车辆工程，2009（06）：31-33.

[7]聂进，李桂兵，杨济匡.车辆-行人/自行车骑车人事故死亡风险和头部动力学响应对比研究[J].湖南大学学报（自然科学版），2014，41（02）：64-72.