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，卻也帶來了很多煩惱：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上述問題特別設(shè)計的智能新型公交車，引起了大家的關(guān)注。目前，這個創(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，兩名高中生正在為參加市級比賽做準(zhǔn)備。

讓有限的空間承載更多的人

根據(jù)對現(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個有待改進(jìn)的地方：第一，解決公交車車門夾人的問題，“我們需要設(shè)計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)計一套可以自動統(tǒng)計人數(shù)的系統(tǒng)，既可以統(tǒng)計上下車的人數(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，他們設(shè)計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，安裝有一個光電傳感器，用來感應(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，會自動控制車門的開閉”。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，車頭的警示燈會自動點(diǎn)亮，提醒司機(jī)注意車門位置的情況。

為解決車體內(nèi)空間利用的問題，兩個男生也是頗費(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變?yōu)?個，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?！白铋_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個封閉的區(qū)域，但考慮到這樣的劃分太過死板，我們還是放棄了這個想法?！辈荒芊忾]各個區(qū)域之間的連接，男生們又想到利用座椅位置的排布來實(shí)現(xiàn)分流，“車內(nèi)座位的布局變成橫向，每個車門對應(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，而這樣設(shè)計車內(nèi)的座位是35個，比一般公交車多了約15%的座位，乘客的站立面積也對應(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)、一個觸控傳感器、一個光電反射傳感器和一個對射傳感器共同作用完成的?！耙粋€傳感器感應(yīng)上車乘客，一個傳感器感應(yīng)下車乘客，一個傳感器感應(yīng)刷卡和投幣的情況，當(dāng)上下車人數(shù)統(tǒng)計和投幣人數(shù)不一致時，警報就會自動響起，提醒乘客自覺刷卡，從而避免了乘客逃票的情況發(fā)生?！边@種設(shè)計同時也節(jié)約了人力，不再需要每個車門都配有一個售票員。另外，單片機(jī)則記錄上下車人數(shù)的統(tǒng)計結(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，這個智能公交車的制作經(jīng)歷了大半年時間。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)檢測部分要實(shí)現(xiàn)判斷車門處有沒有乘客，他們根據(jù)所學(xué)的知識率先想到的就是利用紅外傳感器來實(shí)現(xiàn)這個功能，分別把發(fā)射部分和接收部分安裝到車門處的兩端?！捌鸪酰覀冞x用普通的紅外傳感器制作模型，但演示和測試的效果并不好?！睖y試中，他們發(fā)現(xiàn)這種傳感器抗干擾能力很差，會受到太陽光和熱光源的影響，變得不敏感，甚至做出錯誤的判斷。此外，在制作模型的過程中，他們也發(fā)現(xiàn)紅外對射傳感器的一端很難固定在車體上，而且位置不準(zhǔn)確，檢測效果不好。后來在指導(dǎo)老師劉維維的啟發(fā)下，經(jīng)過多次測試，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題，而且只需要使用一個傳感器安裝在車門位置即可，只要有人或者物體遮擋，傳感器就可以檢測到信號，檢驗(yàn)效果很好?！?/p>

而在實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計的功能時，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，這是個問題。”他們最初設(shè)計使用一個光電傳感器來實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計的功能，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，這對后續(xù)的人數(shù)統(tǒng)計帶來了很大的困難。經(jīng)過反復(fù)思考，男生們想到可以通過兩個光電傳感器同時判斷來解決這個問題?！霸谲囬T內(nèi)外依次安裝兩個傳感器，當(dāng)一個乘客經(jīng)過傳感器的順序是先內(nèi)后外時，說明他是一位下車的乘客；當(dāng)經(jīng)過順序?yàn)橄韧夂髢?nèi)時，則是一位上車的乘客?！边@樣，上下車乘客的判別問題就迎刃而解了，“上車加一，下車減一，這樣系統(tǒng)就可以記錄每個車門處上下車的人數(shù)，實(shí)現(xiàn)人數(shù)統(tǒng)計了?！?/p>

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參與制作的各種創(chuàng)新發(fā)明作品。智能停車場可實(shí)現(xiàn)停車數(shù)量、剩余車位的統(tǒng)計和提示，“在無空位的情況下，停車場亮起紅色的提示燈，且‘只進(jìn)不出’。有車位時，可以通過傳感器和指示燈連接自動引導(dǎo)車輛開往空車位?！敝悄苊ふ葎t通過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也會自動亮起，提示行人注意主動避讓”……

針對這一次發(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票的群體，防逃票的系統(tǒng)則需要重新設(shè)計和排布；如果同時有四五名上下車乘客經(jīng)過傳感器前，傳感器能不能敏感地完成反應(yīng)、統(tǒng)計的過程……這些都是他們?nèi)栽谔剿骱驮噲D解決的問題。

“首先我們打算在公交車的外部安裝一個LED的光屏，提示等車的行人車內(nèi)的人數(shù)情況。同時，通過光屏顏色的變化起到警示的作用：當(dāng)車內(nèi)滿員時，光屏顯示紅色；車內(nèi)人數(shù)較多時，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?！边@項(xiàng)改良功能，他們打算在即將到來的寒假實(shí)現(xiàn)。