公交車是人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾慕煌üぞ?，在方便人們出行的同時(shí)，卻也帶來(lái)了很多煩惱：車內(nèi)乘客密度不均,，人流擁擠在車門處,，造成上下車?yán)щy;早晚高峰，司機(jī),、售票員應(yīng)接不暇,，逃票、漏票情況難以避免;車門突然關(guān)閉,，造成的傷人,、夾人事件時(shí)有發(fā)生……

在前不久舉辦的北京市中小學(xué)生創(chuàng)客秀上，來(lái)自大興八中高二(1)班的兩名男生王鑫宇,、王子敬展示了他們?yōu)榻鉀Q上述問(wèn)題特別設(shè)計(jì)的智能新型公交車,，引起了大家的關(guān)注。目前,，這個(gè)創(chuàng)新作品已在青少年科技創(chuàng)新大賽和金鵬論壇上分別獲得了大興區(qū)一等獎(jiǎng),，兩名高中生正在為參加市級(jí)比賽做準(zhǔn)備。

讓有限的空間承載更多的人

根據(jù)對(duì)現(xiàn)有情況的調(diào)查和分析,，王鑫宇和王子敬總結(jié)出現(xiàn)行的公交車有3個(gè)有待改進(jìn)的地方：第一,，解決公交車車門夾人的問(wèn)題，“我們需要設(shè)計(jì)一套智能防夾人的系統(tǒng)”;第二,，解決車體內(nèi)空間利用的問(wèn)題,，“讓有限的空間能夠承載更多的人，并提高乘車人的舒適感”;第三,，設(shè)計(jì)一套可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)人數(shù)的系統(tǒng),，既可以統(tǒng)計(jì)上下車的人數(shù)，防止逃票、漏票的現(xiàn)象,，還可以記錄車內(nèi)總?cè)藬?shù),，減少超載的幾率，提高行車的安全性,。

那么,，他們?cè)O(shè)計(jì)的智能公交車是如何實(shí)現(xiàn)“防夾人”功能的呢?王鑫宇解釋，在智能公交車的車門處,，安裝有一個(gè)光電傳感器,，用來(lái)感應(yīng)上下車的乘客，再由單片機(jī)作為主控,，“在感應(yīng)到乘客時(shí),，會(huì)自動(dòng)控制車門的開閉”。此外,，傳感器連接著位于車頭處的發(fā)光二極管,，當(dāng)感應(yīng)到車門處有人的情況，車頭的警示燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮,，提醒司機(jī)注意車門位置的情況,。

為解決車體內(nèi)空間利用的問(wèn)題，兩個(gè)男生也是頗費(fèi)了一番心思,。怎樣才能讓擁擠在車門處的人群均勻地分布在車內(nèi)各處呢?他們決定將車門由兩個(gè)變?yōu)?個(gè),，這樣乘客上下車更加便捷，運(yùn)輸效率得到了提高,，人流的壓力也就得到了緩解,。“最開始，為了實(shí)現(xiàn)分流,，我們根據(jù)車門的位置,，把公交車內(nèi)部的空間分成了4個(gè)封閉的區(qū)域，但考慮到這樣的劃分太過(guò)死板,，我們還是放棄了這個(gè)想法,。”不能封閉各個(gè)區(qū)域之間的連接，男生們又想到利用座椅位置的排布來(lái)實(shí)現(xiàn)分流,，“車內(nèi)座位的布局變成橫向,，每個(gè)車門對(duì)應(yīng)兩排座椅”，根據(jù)調(diào)查,，現(xiàn)有公交車(單機(jī)車)內(nèi)座位最多有30個(gè),，而這樣設(shè)計(jì)車內(nèi)的座位是35個(gè)，比一般公交車多了約15%的座位,，乘客的站立面積也對(duì)應(yīng)提高了大約1平方米左右,，提升了車內(nèi)空間的利用率,。

統(tǒng)計(jì)車內(nèi)上下人數(shù)和防止逃票的功能則是由兩塊單片機(jī)、一個(gè)觸控傳感器,、一個(gè)光電反射傳感器和一個(gè)對(duì)射傳感器共同作用完成的,。“一個(gè)傳感器感應(yīng)上車乘客，一個(gè)傳感器感應(yīng)下車乘客,，一個(gè)傳感器感應(yīng)刷卡和投幣的情況,，當(dāng)上下車人數(shù)統(tǒng)計(jì)和投幣人數(shù)不一致時(shí)，警報(bào)就會(huì)自動(dòng)響起,，提醒乘客自覺刷卡,，從而避免了乘客逃票的情況發(fā)生。”這種設(shè)計(jì)同時(shí)也節(jié)約了人力,，不再需要每個(gè)車門都配有一個(gè)售票員,。另外，單片機(jī)則記錄上下車人數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,，提醒司機(jī)控制車載乘客的總量，防止超載情況的發(fā)生,，提高行車安全,。

克服傳感器抗干擾差的難題

從高一開學(xué)，到高二前的暑假,，這個(gè)智能公交車的制作經(jīng)歷了大半年時(shí)間,。其間，兩名男生克服了不少困難,。王鑫宇介紹,，在傳感器的選擇上，他們就頗費(fèi)了一番心思,。由于智能公交車的防夾人系統(tǒng)檢測(cè)部分要實(shí)現(xiàn)判斷車門處有沒(méi)有乘客,，他們根據(jù)所學(xué)的知識(shí)率先想到的就是利用紅外傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，分別把發(fā)射部分和接收部分安裝到車門處的兩端,。“起初,，我們選用普通的紅外傳感器制作模型，但演示和測(cè)試的效果并不好,。”測(cè)試中,，他們發(fā)現(xiàn)這種傳感器抗干擾能力很差，會(huì)受到太陽(yáng)光和熱光源的影響,，變得不敏感,，甚至做出錯(cuò)誤的判斷。此外,，在制作模型的過(guò)程中,，他們也發(fā)現(xiàn)紅外對(duì)射傳感器的一端很難固定在車體上,，而且位置不準(zhǔn)確，檢測(cè)效果不好,。后來(lái)在指導(dǎo)老師劉維維的啟發(fā)下,，經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，他們決定改用光電反射傳感器,，“這樣才徹底解決了抗干擾的問(wèn)題,，而且只需要使用一個(gè)傳感器安裝在車門位置即可，只要有人或者物體遮擋,，傳感器就可以檢測(cè)到信號(hào),，檢驗(yàn)效果很好。”

而在實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計(jì)的功能時(shí),，男生們也遇到了困難,，“怎樣利用傳感器辨別出上下車的乘客，這是個(gè)問(wèn)題,。”他們最初設(shè)計(jì)使用一個(gè)光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計(jì)的功能,，但在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，單一的傳感器并不能分辨出車門處感應(yīng)到的乘客是上車還是下車,，這對(duì)后續(xù)的人數(shù)統(tǒng)計(jì)帶來(lái)了很大的困難,。經(jīng)過(guò)反復(fù)思考，男生們想到可以通過(guò)兩個(gè)光電傳感器同時(shí)判斷來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,。“在車門內(nèi)外依次安裝兩個(gè)傳感器,，當(dāng)一個(gè)乘客經(jīng)過(guò)傳感器的順序是先內(nèi)后外時(shí)，說(shuō)明他是一位下車的乘客;當(dāng)經(jīng)過(guò)順序?yàn)橄韧夂髢?nèi)時(shí),，則是一位上車的乘客,。”這樣，上下車乘客的判別問(wèn)題就迎刃而解了,，“上車加一,，下車減一，這樣系統(tǒng)就可以記錄每個(gè)車門處上下車的人數(shù),，實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計(jì)了,。”

小科技迷還曾發(fā)明智能盲杖

大興八中是科技特色示范校，從初中起就在這兒上學(xué)的王鑫宇一直都是個(gè)小科技迷,。在他上科技創(chuàng)新校本課的實(shí)驗(yàn)教室里,，王鑫宇給記者展示了他自初中以來(lái)參與制作的各種創(chuàng)新發(fā)明作品。智能停車場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)停車數(shù)量,、剩余車位的統(tǒng)計(jì)和提示,，“在無(wú)空位的情況下，停車場(chǎng)亮起紅色的提示燈,，且‘只進(jìn)不出’,。有車位時(shí),，可以通過(guò)傳感器和指示燈連接自動(dòng)引導(dǎo)車輛開往空車位。”智能盲杖則通過(guò)高低位置不同的傳感器的分布,，與位于手柄處舵機(jī)的連接,，可以提示使用者注意避開高低不同的障礙物，“盲杖上的警示燈在光線昏暗時(shí)也會(huì)自動(dòng)亮起,，提示行人注意主動(dòng)避讓”……

針對(duì)這一次發(fā)明,、制作的智能公交車，王鑫宇認(rèn)為還有不少亟待改進(jìn)之處,，畢竟目前的試驗(yàn)都是在考慮理想條件的情況下進(jìn)行的,。如果考慮到老年人及兒童等不需要購(gòu)票的群體，防逃票的系統(tǒng)則需要重新設(shè)計(jì)和排布;如果同時(shí)有四五名上下車乘客經(jīng)過(guò)傳感器前,，傳感器能不能敏感地完成反應(yīng),、統(tǒng)計(jì)的過(guò)程……這些都是他們?nèi)栽谔剿骱驮噲D解決的問(wèn)題。

“首先我們打算在公交車的外部安裝一個(gè)LED的光屏,，提示等車的行人車內(nèi)的人數(shù)情況,。同時(shí)，通過(guò)光屏顏色的變化起到警示的作用：當(dāng)車內(nèi)滿員時(shí),，光屏顯示紅色;車內(nèi)人數(shù)較多時(shí),，則顯示黃色;如果環(huán)境較為寬松，顯示綠色,。這樣可以提醒等車乘客，根據(jù)自己的出行情況和車內(nèi)人數(shù)的情況選擇是否上車,。”這項(xiàng)改良功能,，他們打算在即將到來(lái)的寒假實(shí)現(xiàn)。(孫樂(lè)琪 文并圖)