摘要：交通運(yùn)輸業(yè)是指使用運(yùn)輸工具將貨物或者旅客送達(dá)目的地，使其空間位置得到轉(zhuǎn)移的業(yè)務(wù)活動。包括陸路運(yùn)輸服務(wù)、水路運(yùn)輸服務(wù)、航空運(yùn)輸服務(wù)和管道運(yùn)輸服務(wù)。其中，城市公交客車屬于陸路運(yùn)輸服務(wù)，城市公交客車以其載客量、空間大、價(jià)格低，成為最普遍的大眾運(yùn)輸工具之一。但由于公交客車站點(diǎn)比較多，乘車人員上下車的頻次較大，車門打開與關(guān)閉較頻繁，速度也較快，且力量較大?？蛙囓囬T智能防夾控制系統(tǒng)能夠很好地解決這個(gè)問題，保障乘客的乘車安全。

關(guān)鍵詞：公交客車；車門；智能防夾系統(tǒng)

作者簡介：
史延濤，瑞立集團(tuán)瑞安汽車零部件有限公司高級工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)電制造（設(shè)計(jì)開發(fā)）；
楊柳，瑞立集團(tuán)瑞安汽車零部件有限公司高級工程師，研究方向?yàn)檐囕v工程；
毛傳表，瑞立集團(tuán)瑞安汽車零部件有限公司工程師，研究方向?yàn)檐囕v工程；
張惠，瑞立集團(tuán)瑞安汽車零部件有限公司工程師，研究方向?yàn)槠嚵悴考C(jī)加工工藝設(shè)計(jì)。

1 項(xiàng)目概況

城市公交客車在城市交通運(yùn)輸中發(fā)揮著重要作用，城市公交客車以其乘坐價(jià)格低、空間大、載客量多的優(yōu)點(diǎn)，受到廣大乘客的喜愛。城市公交客車之所以乘坐方便，其中有一部分是因?yàn)樵谶\(yùn)輸路線中，車輛?？康恼军c(diǎn)較多，上下車較為方便。但這也帶來諸多問題，如車門的開啟與關(guān)閉比較頻繁。車門在開啟與關(guān)閉的過程中，是會產(chǎn)生一定力度的，且這個(gè)力度比較大。當(dāng)車上乘客較多，或者遇見上下班高峰時(shí)，車上的乘客較為擁擠，多數(shù)乘客有時(shí)會因?yàn)闆]有座位而處于站立狀態(tài)，甚至站立在車門附近，這是十分危險(xiǎn)的[1-3]。

為了確保城市公交客車在行車中乘客上下車的安全，需要對乘客進(jìn)行安全教育，盡量與車門保持一定的安全距離，并且要站立在安全區(qū)，要求乘客等車輛停穩(wěn)后再上下車。對乘客進(jìn)行安全教育的同時(shí)，更需要對現(xiàn)有的車門開啟與關(guān)閉結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，研發(fā)一種客車車門智能防夾系統(tǒng)，確保乘客上下車的安全[4-6]。

2項(xiàng)目背景

2.1國外研究現(xiàn)狀

國外只有部分重要城市的豪華車型裝有具有防夾功能的車門，并且車輛銷售價(jià)格較高，大部分車輛的車門未安裝防夾控制系統(tǒng)，乘客上下車的安全難以得到保障。車門安裝防夾控制系統(tǒng)的客車售價(jià)較高，難以普及，因此急需一種性能好、價(jià)格低的車門智能防夾控制系統(tǒng)。

2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)客車車門防夾系統(tǒng)的研發(fā)雖然有了一定的突破，但是與國外的先進(jìn)技術(shù)相比還是有著很大的差距。本文研究的智能防夾控制系統(tǒng)及相應(yīng)控制模塊結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，集成度高，在國外也有較大的市場?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)管理堅(jiān)持以人為本，公交客車是城市公共交通系統(tǒng)的重要組成部分，與人們生活息息相關(guān)，裝有智能防夾控制系統(tǒng)的客車，能夠有效保障乘客的安全，市場前景廣闊。

2.3 客車車門智能防夾控制系統(tǒng)研發(fā)

客車車門智能防夾控制系統(tǒng)，一般按兩個(gè)車門進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示，客車車門智能防夾控制系統(tǒng)包括電磁閥組A（1）、車門控制模塊A（2）、應(yīng)急開關(guān)A（3）、門泵A（4）、位置傳感器A（5）、應(yīng)急開關(guān)A（6）、車門控制模塊A（7）、門泵A（8）、位置傳感器A（9）及電磁閥組A（10）組成。其中車門控制模塊內(nèi)部設(shè)置控制器及電磁閥組，如車門控制模塊A（2）由控制器一與電磁閥組A（1）組成，車門控制模塊A（7）由控制器二與電磁閥組A（10）組成。

A（1）—電磁閥組  A（2）—車門控制模塊  A（3）—應(yīng)急開關(guān)  A（4）—門泵  A（5）—位置傳感器  A（6）—應(yīng)急開關(guān)  A（7）—車門控制模塊  A（8）—門泵  A（9）—位置傳感器  A（10）—電磁閥組  P4—控制口  P11—進(jìn)氣口  P12—進(jìn)氣口  P21—輸出口  P22—輸出口

圖1 客車車門智能防夾控制系統(tǒng)

客車車門智能防夾控制系統(tǒng)所有氣路部分的功能都集成在車門控制模塊內(nèi)。通常情況下，車門控制模塊中的電磁閥組A（10）交替對門泵的兩個(gè)腔進(jìn)行充氣和排氣控制。車門控制模塊內(nèi)置兩個(gè)壓力傳感器，用于向ECU提供壓力信號。ECU控制車門控制模塊實(shí)現(xiàn)兩個(gè)緩沖功能，當(dāng)車門開啟或關(guān)閉到達(dá)最終位置之前，降低門的運(yùn)動速度，當(dāng)關(guān)門過程中夾住人或物時(shí)，使門慢慢向反方向運(yùn)動，即重新打開車門。因此，安裝有客車車門智能防夾控制系統(tǒng)的公交客車，門泵中就不需要安裝機(jī)械的緩沖裝置，現(xiàn)有的門泵可以不用采用阻尼式氣缸，節(jié)約了成本。

當(dāng)人或物體在門關(guān)閉的過程中被門夾住時(shí)，門的運(yùn)動速度會慢下來。這時(shí)，ECU通過門位置傳感器，如圖中位置傳感器A（5）與位置傳感器A（9），識別到這種情況，ECU通過控制車門控制模塊進(jìn)行反方向操作，門又重新打開。當(dāng)人或物體在門的開啟過程中被門夾住時(shí)，傳感器檢測到門的運(yùn)動速度下降，ECU控制車門控制模塊對所有門泵的氣腔充氣，這時(shí)門幾乎不受力，從而車門停止運(yùn)動。這時(shí)門的阻力是很低的，用手就可以很容易地移動車門。

門泵緊貼車門安裝，是控制車門打開與關(guān)閉的重要執(zhí)行部件，如圖1所示：當(dāng)門泵的P21腔進(jìn)氣、P22腔排氣時(shí)，門泵推桿向內(nèi)推動，此時(shí)門泵帶動車門向關(guān)閉方向運(yùn)動；當(dāng)門泵的P22腔進(jìn)氣、P21腔排氣時(shí)，門泵推桿向外推動，此時(shí)門泵帶動車門向打開方向運(yùn)動；當(dāng)門泵P21腔、P22腔同時(shí)進(jìn)氣時(shí)，門泵帶動車門處于緩沖狀態(tài)。

位置傳感器安裝在車門旋轉(zhuǎn)軸上，每個(gè)車門都安裝有一個(gè)位置傳感器，位置傳感器提供給ECU連續(xù)的當(dāng)前門位置的信號，便于ECU對整個(gè)客車車門智能防夾控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，確保乘客的安全。

3 客車車門智能防夾控制模塊研發(fā)

本客車車門智能防夾控制系統(tǒng)，利用防夾控制模塊內(nèi)置的電磁閥組、ECU對公交車門實(shí)施關(guān)門控制、開門控制，通過緩沖線圈結(jié)合ECU、門位置傳感器控制門泵，對客車車門實(shí)現(xiàn)智能防夾控制，最大限度保證乘客乘車安全。該產(chǎn)品集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊，將電磁閥組、ECU、氣壓傳感器均設(shè)計(jì)在一個(gè)車門控制模塊內(nèi)，在有限的安裝區(qū)域，車門控制模塊安裝更加方便?？蛙囓囬T智能防夾控制模塊是客車車門智能防夾控制系統(tǒng)的重要組成部分，是整個(gè)系統(tǒng)的重要執(zhí)行部分?？蛙囓囬T智能防夾控制模塊的主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

P3—排氣口  P4—控制口  P11—進(jìn)氣口  P12—進(jìn)氣口  P21—輸出口  P22—輸出口  27—ECU控制端  29、29、31——安裝螺釘  30為導(dǎo)氣板  36—左下閥體  37——右下閥體  38—中閥體  39—上閥體。

圖2 客車車門智能防夾控制模塊主要結(jié)構(gòu)

左下閥體（36）與右下閥體（37）之間，采用安裝螺釘（31）連接；中閥體（38）、導(dǎo)氣板（30）、左下閥體（36）、右下閥體（37）之間采用安裝螺釘（29）連接；上閥體（39）與中閥體（38）之間采用安裝螺釘（28）連接；ECU控制端（27）連接于內(nèi)部程序板，置于上閥體（39）與中閥體（38）之間。客車車門智能防夾控制模塊是客車車門智能防夾控制系統(tǒng)的重要執(zhí)行模塊，通過內(nèi)部ECU、電磁閥組、氣路通道及壓力傳感器完成關(guān)門、開門、電控防夾及應(yīng)急制動，下面分別就各個(gè)過程加以說明。

3.1 車門關(guān)閉動作

如圖3所示，當(dāng)乘客上車后，車輛正式啟動前，需要將車門關(guān)閉后才能行駛車輛。司機(jī)按下車門控制系統(tǒng)的控制面板上對應(yīng)的開關(guān)，ECU控制端（27）控制電磁閥組（26）中的關(guān)門線圈A通電，氣壓通過關(guān)門線圈A到達(dá)通道過渡板（30）的A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)，A區(qū)氣壓推動第一活塞（16）及第二活塞（25）向右側(cè)移動，B區(qū)、C區(qū)氣壓分別由開門線圈B、緩沖線圈C排出。此時(shí)，來自第二進(jìn)氣口（P12）的氣壓經(jīng)過P21-1、P21-2，作用于門泵右腔（P21-2），同時(shí)，門泵左腔（P22-2）與22-1、排氣口（P3）一起通入大氣，在A區(qū)氣壓的作用，推動門泵，完成關(guān)門動作。

5—應(yīng)急開關(guān)  6—應(yīng)急控制通道  7—進(jìn)氣通道  8—第一進(jìn)氣口  9—第二進(jìn)氣口  14—第二輸出口  15—第一輸出口  16—第一活塞  17—第一密封墊  18—第二密封墊  19—第三密封墊  20—第四密封墊  23—第七密封墊  24—第八密封墊  25—第二活塞  26—電磁閥組  32—安裝孔  33—第五密封墊  34—第六密封墊  35—門泵  P3—排氣口  P4—控制口  P11—通道  P12—通道  P21-2—門泵退夾口  P22-2—門泵伸出口

圖3 車門關(guān)閉示意

3.2車門打開動作

如圖4所示，當(dāng)執(zhí)行車門打開操作時(shí)，司機(jī)按下車門控制系統(tǒng)的控制面板上對應(yīng)的開關(guān)，ECU控制端控制電磁閥組（26）中的關(guān)門線圈B通電，氣壓通過開門線圈B到達(dá)通道過渡板的A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)，B區(qū)氣壓推動第二活塞（25）及第一活塞（16）向左側(cè)移動，A區(qū)、C區(qū)氣壓分別由開門線圈A、緩沖線圈C排出。此時(shí)，來自第二進(jìn)氣口（P12）的氣壓經(jīng)過22-1，作用于門泵左腔（P22-2），門泵右腔（P21-2）與排氣口（P3）一起通入大氣，在B區(qū)氣壓的作用下，推動門泵（35），完成打開動作。

P3—排氣口  P4—控制口  P11—進(jìn)氣口  P12—進(jìn)氣口  P21-2—門泵退夾口  P22-2—門泵伸出口
                                                          圖4 車門開啟動作示意

3.3車門電控防夾動作

如圖5所示，當(dāng)人或物體在門關(guān)閉的過程中被門夾住時(shí)，門的運(yùn)動速度慢下來，中央ECU通過ECU控制端（27）通過門位置傳感器識別到這種情況，ECU控制端控制電磁閥組件內(nèi)部的關(guān)門線圈A、開門線圈B進(jìn)行反向通電（即開門線圈B通電，關(guān)門線圈A斷電）。此時(shí)的氣壓走向同圖4所示的車門打開狀態(tài)的控制方法，此時(shí)車門又重新打開。

當(dāng)人或物體在門的開啟過程中被門夾住時(shí)，門位置傳感器檢測到門的運(yùn)動速度下降，這時(shí)，ECU控制端（27）通過門位置傳感器識別到這種情況。ECU控制端（27）控制電磁閥組件（26）內(nèi)部的緩沖線圈C通電，帶動活塞動作，一路氣壓由第二進(jìn)氣口（P12）、22-1到達(dá)門泵左腔，另一路氣壓由第二進(jìn)氣口（P12）、P12-1與P21-1相通，到達(dá)門泵右腔，門泵左腔、右腔同時(shí)通入氣壓，這時(shí)門幾乎不受力，從而車門停止運(yùn)動。這時(shí)，車門的阻力是很低的，用手就可以很容易地移動車門。

P11—進(jìn)氣口  P12—進(jìn)氣口  P3—排氣口  P4—控制口  P22-2—門泵伸出口  P21-2—門泵退夾口
圖5 車門電控防夾動作示意

3.4 車門應(yīng)急制動動作

如圖6所示，在通常情況下，壓縮空氣經(jīng)應(yīng)急開關(guān)（5）的1口、2口，到達(dá)第二進(jìn)氣口（P12），應(yīng)急開關(guān)（5）的4口與大氣相通，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可以將應(yīng)急開關(guān)（5）旋轉(zhuǎn)90°到緊急位置，這時(shí)應(yīng)急開關(guān)（5）中1口壓縮空氣從4口通到車門控制模塊的控制口（P4），氣壓進(jìn)入通道過渡板（30）的C腔，推動第一活塞（16）、第二活塞（25）向兩側(cè)移動，門泵左腔（P22-2）經(jīng)22-1、第二進(jìn)氣口（P12）、應(yīng)急開關(guān)（5）的2口通大氣。門泵右腔（P21-2）經(jīng)P21-1、第二進(jìn)氣口（P12）、應(yīng)急開關(guān)（5）的2口通大氣，最終使門泵左右兩腔氣壓排入大氣，車門處于不受力狀態(tài)，使人或物體從危險(xiǎn)狀態(tài)中解脫出來，應(yīng)急制動結(jié)束。

P3—排氣口  P4—控制口  P11—進(jìn)氣口  P12—進(jìn)氣口  P22-2—門泵伸出口  P21-2—門泵退夾口

圖6 車門應(yīng)急制動動作示意

4 結(jié)束語

車門防夾控制系統(tǒng)利用車門控制模塊內(nèi)置電磁閥組、ECU控制端對客車的車門實(shí)施關(guān)門控制、開門控制等，通過緩沖線圈結(jié)合ECU控制端、門位置傳感器控制門泵，對客車的車門進(jìn)行電控防夾功能控制，保證乘客乘車安全。整個(gè)產(chǎn)品總成采用螺栓與閥體安裝孔進(jìn)行連接，并與客車車架固定在一起，產(chǎn)品集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊，使電磁閥組、ECU控制端、氣壓傳感器均設(shè)計(jì)在一個(gè)車門控制模塊內(nèi)，在原本安裝空間有限的區(qū)域，車門控制模塊的安裝更加方便?？蛙囓囬T智能防夾控制系統(tǒng)的研發(fā)，能夠確保乘客的乘車安全，該系統(tǒng)能夠較好地服務(wù)大眾，市場前景廣闊，并能夠創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

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