動車組磁式座椅設計

動車組磁式座椅設計

作為重要的鐵路行業(yè)設備，動車組已成為中國制造業(yè)的象征，也是國家實施“離開”戰(zhàn)略的重要支撐。動車組的出現(xiàn)大大改善了人們的出行體驗，盡管如此，動車組系統(tǒng)仍有一些不盡人意的地方。目前，國內外的動車二等座椅均不具備扶手折疊與身份識別的功能，在進入站臺前的身份證識別環(huán)節(jié)到車上人工檢票環(huán)節(jié)期間身份證件存在安全風險，在乘客上車時，時常會出現(xiàn)找不到座位甚至“霸座”的現(xiàn)象。目前列車乘務員依然需要在車廂中對乘客進行依次檢票，尤其是學生票，乘務員需要額外檢查學生證等相應證件，工作效率較低，工作量極大。目前動車組的二等座座椅結構雖然能夠滿足乘客的基本需求和舒適度要求本文以動車組座椅為研究對象，設計一種具有身份識別功能的動車組智能座椅結構，增添了扶手折疊結構與身份識別功能，對小桌板進行結構改良。設計的座椅增加了扶手折疊與身份識別的功能，同時對小桌板進行了一定的改良。當座椅未經身份認證時，座椅扶手向座椅內呈現(xiàn)折疊狀態(tài)，此時乘客無法入座；經身份認證后，扶手自動展開，乘客方可坐下；當乘客下車前，應再次識別身份信息，使座椅扶手自動折疊，以待下位乘客進行身份認證。同時，該身份識別系統(tǒng)還需要進行大數據信息收集，通過乘客購票系統(tǒng)獲取每位乘客的座位號，以便對每個座位進行身份認證。小桌板晃動的問題則選擇以齒輪結構固定的方式來予以解決。本設計不僅可以嚴格執(zhí)行鐵路旅客車票實名制管理辦法，保護旅客的合法權益，還可以滿足乘客對舒適度的需求，為我國鐵路事業(yè)和智能化高鐵建設提供了新思路。1電氣系統(tǒng)：乘客信息與電子鎖的關聯(lián)身份認證系統(tǒng)由電器系統(tǒng)、機械系統(tǒng)組成，是本動車組座椅結構設計的核心。身份認證系統(tǒng)可以避免乘客信息泄露，保障乘客信息安全，并取代傳統(tǒng)的人工檢票環(huán)節(jié)，既可以改善乘客乘坐體驗，又能提高乘務員工作效率，減輕其工作量。電氣系統(tǒng)用于乘客信息與電子鎖的關聯(lián)，為下一步扶手轉動做出準備工作；機械系統(tǒng)可將扶手按照電子鎖發(fā)出的指令進行展開與折疊。兩個子系統(tǒng)構成了身份認證系統(tǒng)，保障乘客安全，降低乘務員工作強度。1.1乘客離網識別乘客購票乘車時，找到自己對應的座位后，需在讀卡器上識別本人身份證，座椅上的電子鎖才會打開，乘客方可入座；乘客離開時，再次在讀卡器上識別本人身份證，乘客離開，電子鎖關閉。其認證設備參考當前較為流行的智能門禁系統(tǒng)：以射頻識別技術（RadioFrequencyIdentification,RFID）為核心，利用二代身份證的高安全性、高防偽級別和唯一性，設計一款對二代身份證進行識別的智能電子鎖1.2個體女性也能實現(xiàn)動態(tài)調整本次設計將座椅扶手旋轉裝置固定于距靠背1/4處，旋轉裝置設計為圓筒形，其直徑與扶手等寬，高度與扶手厚度相同，這樣可以確保舒適度。對于裝置內部，在近靠背端設置機電結構，旋轉裝置內部與機電裝置輸出端均為齒輪結構扶手的旋轉和折疊裝置由齒輪組與驅動齒輪組運轉的驅動器組成，通過主控模塊控制電機驅動裝置帶動齒輪轉動，實現(xiàn)座椅扶手的自動折疊和打開座椅扶手的機械裝置如圖3所示。通過齒輪的上下兩層設計降低電機轉速，提高電機扭矩，更高效地完成扶手的打開和折疊。合頁與座椅固定連接。由于定齒輪固定在合頁上，驅動減速齒輪和動齒輪在自轉的同時共同圍繞定齒輪的齒輪圓心做公轉，進而帶動扶手桿繞著合頁軸轉動，實現(xiàn)扶手桿的折疊和展開。減速裝置即減速齒輪。動齒輪、上齒輪、下齒輪和定齒輪的分度圓直徑依次遞增。該減速齒輪設計為上下兩層齒輪，這種結構能有效降低電機轉速，并提高扭矩。工作時，由主控制器接收到解除鎖定或鎖定信號后，發(fā)送控制信號給穩(wěn)壓驅動保護模塊當扶手需要展開時，電機逆時針轉動，驅動減速齒輪順時針轉動，減速齒輪會作用于定齒輪，由于定齒輪固定于座椅，根據力的相互作用，會導致減速齒輪、動齒輪在自轉的同時共同圍繞定齒輪的齒輪圓心沿順時針方向做公轉，實現(xiàn)扶手展開。當扶手需要折疊時，電機順時針轉動，其余部分做扶手展開工況時的反向轉動，實現(xiàn)鎖定。1.3電子鎖鎖控制乘客利用身份證在12306等網站購買車票，網站向Web服務器發(fā)送請求命令，電子鎖管理系統(tǒng)生成該乘客的身份證開鎖信息指令，暫時保存于電子鎖管理系統(tǒng)的數據庫中，并通過Web服務器向乘客返回相應的車次座位等信息。電子鎖每10分鐘請求一次Web服務器，Web服務器通過調取電子鎖管理系統(tǒng)數據庫中存儲的開鎖身份證信息數據發(fā)送給電子鎖，存儲到電子鎖的控制主板中。當用戶使用身份證在電子鎖的刷卡區(qū)域刷卡時，通過RFID系統(tǒng)對存儲在控制主板里的開鎖身份證信息和讀取到的身份證信息進行比較。若一致，電子鎖開鎖電路將控制扶手由折疊狀態(tài)變?yōu)樯熘睜顟B(tài)，乘客入座。當乘客再次使用身份證在電子鎖的身份證刷卡區(qū)域刷卡時，通過RFID系統(tǒng)的作用，電子鎖開鎖電路會控制扶手由伸直狀態(tài)還原為折疊狀態(tài)。圖4為工作原理流程圖。1.4數字證書加密處理的意義本系統(tǒng)中用來識別身份證的讀卡器交由公安部門進行管控，系統(tǒng)各部分之間的通信都經過SSL數字證書加密處理，不會泄漏用戶的身份證信息。而且實現(xiàn)實名制開鎖，有利于強化社會管理，是對人們財產安全的一種保障。類比目前各火車站進站需持身份證、車票或人臉識別的技術，我們的系統(tǒng)設計在車廂里，再次保證了站內及列車內的身份認證準確性，更加保障了乘客信息的安全。2車位與座椅的設計座椅結構如圖5所示，其部分尺寸：椅面高度為370-480mm（可調節(jié)）；扶手高度為160mm；椅面傾角為5°-10°；座位深度為400mm；坐墊滑出的最大尺寸為60mm；小桌板高度取650mm；靠背的調節(jié)角度為25°2.1紙盤支起，深度控制由于動車組二等座椅設置了后置小桌板，小桌板的位置固定并保持獨立，不受椅背調整的影響，始終保持在水平位置。桌板面積為400mm×250mm，當桌板支起后，下方必須有足夠的空間可供小腿與大腿成85°-115°之間自由活動。小桌板高度由坐姿肘部高度決定，太高會使乘客手臂長時間在抬起狀態(tài)下工作，易產生疲勞酸痛，太低則會使身體前傾，影響乘坐舒適度2.2小堂板抽拉功能考慮到不同年齡段的人在使用小桌時臂長不同，對小桌板設置了抽拉功能，按GB100000-88標準10～60歲男性前臂長數值，5%為216mm,95%為258mm，差異42mm，因此，小桌板設置了50mm的抽拉數值，保證滿足絕大多數人使用。2.3改變小堂板尺寸本次改造是在原座椅基礎上進行改進的，主要改變小桌板尺寸并增加小桌板的抽拉功能，通過資料的查找以及三維軟件的學習，可以很好的實現(xiàn)，實用性強，可行性大。2.3.1智能改良乘客信息本項目使用的核心技術為現(xiàn)有的RFID技術，該技術在市面上已有較為完善的應用，即門禁識別技術。本項目受其啟發(fā)，結合當下車廂內乘務員需人工核實乘客信息這一行動，對上述行動進行了智能化改良。乘客信息來源為鐵路信息管理系統(tǒng)，儲存信息的電子鎖管理系統(tǒng)為項目內部系統(tǒng)，機電結構為齒輪結構，動力來源為電機。對于小桌板的改良，我們增加了齒輪結構與抽拉結構。故總體上項目的技術可行性較高，同時也能保證乘客的信息安全，又能大大減輕乘務員工作量。2.3.2身份證安全性有保障對于身份識別系統(tǒng)：乘客進入車廂時乘務員可以在車門處要求乘客進行身份識別，而無需對每位乘客進行檢票。從乘客角度來看，乘客進站即需手持身份證，進入站臺后可將身份證收好，而往往人工檢票環(huán)節(jié)在列車開動后的一段時間，這期間證件的安全性得不到保障，還是有丟失證件的可能。本系統(tǒng)可以避免身份證件在上述的安全風險，對證件的安全性有了一定的提升。小桌板的改良可以改善乘客對小桌板的使用體驗，大大減少桌板上液體灑落的可能性。綜上，市場需求可行性較好。2.3.3車內檢票及小堂板檢票當今社會大環(huán)境愈發(fā)向智能化發(fā)展。本項目的工作內容是取代乘務員人工檢票環(huán)節(jié)，取而代之的是智能化“一鍵式”檢票。符合當代發(fā)展趨勢。如果投入使用，將大大減少車內工作人員的工作量，同時對乘客的信息與合法權益提供了保障。小桌板的改良可以大大改善乘客的乘坐體驗，且可減少桌板方面事故的發(fā)生。故發(fā)展前景與可行性較好。綜上所述，可行性良好。3提高了工作效率(1）本設計中的自動檢票系統(tǒng)是在現(xiàn)有動車組座椅扶手上增添身份識別設備，通過識別乘客的身份證實現(xiàn)自動檢票的功能。這種電子檢票方便快捷，大幅度減少了乘務員的工作量和工作時間，提高了工作效率，消除了人為原因所造成的工作失