余翼 刘祯 蔡琪兴 阮云冲

摘 要：在现有公交等共用交通工具上仅存在框架已固定的行李架及少量可折叠行李架，上述两种行李架前者占用空间过大，后者操作方式繁琐。本设计结构合理，实用性强，且配备安装有红外感应装置与伸缩结构电性连接，将行李箱放置于该行李架前时，行李架接受的信号改变，随即其形态由折叠状态展至工作状态;且该设计可因行李箱的尺寸进行自适应调节，直至调节为契合该尺寸的最佳工作形态为止;将行李拖走时，该设计自动收缩折叠。

关键词：红外传感器;自适应尺寸;伸缩折叠;全自动

中图分类号：U462.1  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）10-74-04

The utility model relates to a design of a fixed luggage storage rack for a bus^*

Yu Yi^1，2， Liu Zhen^1，2， Cai Qixing^1，2， Ruan Yunchong ^1，2

（ 1.Hubei Key Laboratory of Power System Design and Test for Electrical Vehicle， Hubei Xiangyang 441053;2.Hubei University of Arts and Science， School of Automotive and Traffic Engineering， Hubei Xiangyang 441053 ）

Abstract： There are only fixed frame luggage racks and a few foldable luggage racks on the existing public transportation vehicles. The former takes up too much space， while the latter is cumbersome to operate. This design has a reasonable structure， strong practicability， and is equipped with an infrared induction device connected with the telescopic structure electrically. When the suitcase is placed in front of the luggage rack， the signal received by the luggage rack will change， and then its shape will expand from the folded state to the working state. And the design can be adjusted according to the size of the suitcase， until the adjustment to fit the size of the optimal working form; The design shrinks and folds automatically when luggage is towed away.

Keywords： Infrared sensor; Adaptive size; Telescopic folding; Full-automatic

CLC NO.： U462.1  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）10-74-04

前言

生活中，行李架作為行李箱的一种传统的固定存放装置，成为我们旅途奔波中不可缺少的行李箱“暂歇处”;2019年我国在校大学生总量超800万人，在外务工人口基数近4亿，由此可见行李箱拥有量之大，身在旅途的行李箱持有者除少数拥有私家车、出租车等方式解决行李箱运输问题外，大部分人都得依靠公交车、地铁等交通工具来解决行李箱的随身运输;在人们携带行李乘坐公交车时，常常遇到因为公交车在行驶过程中突然变速导致行李滑动、翻倒等问题。行李在公交车上滑动、翻倒存在使行李中的易碎物品碎裂，或者撞到其它乘客的安全隐患。为防止这样的情况发生，市面上常见的解决方法是在车厢内安装固定框架的行李架^[1]或手动折叠行李架^[2];上述两种方法在客流高峰期时因占空间过大或使用步骤繁琐等问题，明显不能满足乘客需求^[3]。本设计多处装有红外感应装置和转动电机，能实现行李架收缩折叠与展开状态间的自动切换，以及最佳尺寸的自适应调节。

1 行李架的结构及工作原理

1.1 行李架的整体结构

如图1所示，本设计包括安装座、立柱、横杆和两个支杆;立柱固定安装至安装座，且立柱沿竖直方向设置;横杆转动地安装于立柱，横杆可转动至水平方向的展开位置，以及转动至与立柱贴合的折叠位置;两个支杆分别可转动连接于横杆的两端，两个支杆可转动至与横杆位于同一水平面、沿横杆的同侧延伸的展开位置，以及转动至与所述横杆贴合的折叠位置。

其中两个支杆为左支杆和右支杆，横杆包括分设于立柱相对两侧同一高度处的左横杆和右横杆，左横杆和右横杆的一端分别转动安装至立柱，另一端分别用于连接左支杆和右支杆。

在上述横、支杆内部分别设有横、支杆转动驱动机构，用以驱动各杆从收缩位置转动至工作位置。

本设计还包括多个红外感应装置，对应设于立柱的上端、横杆用于连接支杆的一端，与立柱伸缩装置、横杆伸缩装置电性电性连接，用于分别控制立柱、横杆的伸缩距离。以及最外侧的束带，束带设置为两个，两个束带分别连接于两个支杆的自由端。

1.2 行李架的重点结构及工作原理

1.2.1 行李架的重点结构

在图1的基础上，为更清楚说明本设计的主要结构及工作原理，现将结构示意图2、3附上。

1.2.2 行李架的工作原理

图1为本次设计行李架的结构示意图。该行李架具有收缩、展开两种状态;当其处于收缩状态时，支杆折叠至贴合横杆，横杆折叠至贴合立柱，此时，支杆、横杆和立柱均呈竖直方向设置。

在需要使用时，该行李架可自动由收缩状态展开至工作状态，在使用完成后自动从工作状台折叠至收缩状态。请参阅图2，在行李架的横杆处设置横杆转动驱动机构，用于分别驱动横杆从折叠位置转动至展开位置。左横杆转动驱动机构包括第一定滑轮、第一转动电机和第一钢丝，第一定滑轮固定安装于立柱，第一转动电机也安装于立柱，且位于第一定滑轮的下侧;第一钢丝的一端缠绕于第一转动电机，另一端经第一定滑轮后连接至左横杆。第一转动电机工作时缠绕第一钢丝，施加给第一钢丝拉力，拉力进一步传递给左横杆，使贴合于立柱的左横杆向上转动至水平方向，以达到展开位置。在使用完成后，第一转动电机反向转动以松动第一钢丝，左横杆在自身重力作用下，从水平方向回落至竖直方向，而回到折叠位置。右横杆转动驱动机构与左横杆3转动驱动机构的结构和工作原理相同。右横杆转动驱动机构包括第二定滑轮、第二转动电机和第二钢丝，第二定滑轮固定安装于立柱，第二转动电机也安装于立柱，且位于第二定滑轮的下侧;第二钢丝的一端缠绕于第二转动电机，另一端经第二定滑轮后连接至右横杆。右横杆转动驱动机构的工作原理不做赘述。在使用完成后，第二转动电机反向转动以松动第二钢丝，右横杆在自身重力作用下，从水平方向回落至竖直方向，以回到折叠位置。并且，本设计中的两个支杆亦可自动从折叠位置转动至展开位置，在使用完成后从展开位置自动转动至折叠位置。

该行李架还设有支杆转动驱动机构，用以分别驱动支杆从折叠位置转动至展开位置。请参阅图3，左支杆转动驱动机构包括第三定滑轮、第三转动电机和第三钢丝，第三定滑轮安装于左横杆，第三转动电机安装于左横杆，且位于第三定滑轮的内侧，第三钢丝一端缠绕于第三转动电机，另一端经第三定滑轮后固定至左支杆。第三转动电机工作时缠绕第三钢丝，施加给第三钢丝拉力，拉力进一步传递给左支杆，使贴合于左横杆的左支杆沿左横杆所在的水平面向左转动，当左支杆用于连接左横杆的一端抵接至左横杆的侧面时，转动停止，左支杆达到展开位置。

在使用完成后，第三转动电机反向转动以松動第三钢丝，为使左横杆自动从展开位置转动至折叠位置，行李架还包括左扭簧，左扭簧固定安装于左横杆，且左扭簧的一端固定至左横杆，另一端固定至左支杆。当左支杆处于折叠位置时，左扭簧的两端相互靠近，左扭簧处于不受力状态，当左支杆逐渐转动至展开位置的过程中，左扭簧受外力发生变形;当使用完成后，第三钢松动时，左扭在自身恢复力的作用下驱动左支杆回到初始的折叠位置。

右横杆转动驱动机构与左横杆转动驱动机构的结构和工作原理相同;右扭簧与左弹簧的安装方式和工作原理也相同。右支杆转动驱动机构包括第四定滑轮、第四转动电机和第四钢丝，第四定滑轮安装于右横杆，第四转动电机安装于右横杆，且位于第四定滑轮的内侧，第四钢丝一端缠绕于第四转动电机，另一端经第四定滑轮后固定至右支杆。右扭簧固定安装于右横杆，且右扭簧的一端固定至右横，另一端固定至右支，用以在自身恢复力作用下驱动右支杆自展开位置转动至折叠位置。右横杆转动驱动机构和右扭簧的工作原理不做赘述。

立柱包括上立柱和下立柱，为使立实现自动伸缩。上立柱通过立柱伸缩装置可伸缩设置于下立柱。立柱伸缩装置包括第一电机和第一螺纹杆，第一螺纹的一端安装于下立柱，与第一电机驱动连接，另一端与上立柱连接。当第一电机工作时，驱动第一螺纹杆转动升降，带动上立柱上升或下降。通过该立柱伸缩装置使立柱处于收缩状态。且在立柱上还设有一根横杆，此时，横杆设置在上立，随着上立柱的升降而升降。其中一个横杆位于上立柱，另一横杆位于下立柱;每个横杆的两端均设有两个支杆，以在立的上下侧各形成一个半围合来固定行李，行李的上下均被行李存放架固定。

此外，横杆通过横杆伸缩装置实现自动伸缩。横杆包括固定段和移动段，移动段通过横杆伸缩装置可伸缩设置于固定段，固定安装至立，其中一个支杆安装于移动。横杆伸缩装置包括第二电机和第二螺纹杆，第二螺纹的一端安装于固定段，与第二电驱动连接，另一端与移动段连接，在第二电机的驱动作用下转动伸缩带动横杆伸缩。该横杆伸缩装置的工作原理与立柱伸缩装置的工作原理相同，在此不做赘述。

其中横杆均可通过上述横杆伸缩装置进行自动伸缩，左横的固定段固定安装至立，左支杆安装于左横杆的移动段，右横杆的固定段固定安装至立柱，右支杆安装于右横杆的移动段。在设置立柱伸缩装置和横杆伸缩装置之后，为能更好的控制立柱和横杆的伸缩距离，该行李架还包括红外感应装置。

红外感应装置设于立的上端，与立柱伸缩装置电性连接，用于控制立的伸缩距离。当开启红外感应装置后，将行李放置在行李架前，如果行李较高而遮挡了红外感应装置，红外感应装置检测到光信号被近距离的物体阻拦，从而释放出电信号^[4]，以控制立柱伸缩装置中的第一电机开始工作，使得立柱伸长;当立柱伸长至红外感应装置的光信号不被近距离的物体阻拦时，控制立柱伸缩装置中的第一电机停止工作，立停止伸长。如果行李较高，红外感应装置的光信号始终被近距离的物体阻拦，即立柱伸长至预设的极限高度后停止伸长。当使用完成后，关闭红外感应装置，第一电机反向工作，驱动第一螺纹杆反向旋转，以使立柱收缩至收纳状态。

同理，红外感应装置设于横杆用于连接支杆的一端， 可设于左横杆用于连接左支杆的一端，及右横杆用于连接右支杆的一端，从而控制左横杆和右横杆的伸缩距离。

三个红外感应装置的开启和关闭用同一开关控制，当开启该开关时，三个红外感应装同时感应行李的尺寸并控制立柱、左横杆和右横杆的伸缩距离。左横杆转动驱动机构、右横杆转动驱动机构、左支杆转动驱动机构、右支杆转动驱动，以及三个红外感应装置的开启和关闭均用同一开关控制，以实现一键开关控制行李架的伸缩、展开和折叠，

当行李架处于工作状态时，横杆和两个支杆在水平面形成一“匚”型的半围合，半围合面向座椅设置，以与座椅一起构成围合以限制行李的移动。为使行李固定得更加牢靠，行李架还增加束带，用以连接两个支杆的自由端，以使束带、两个支杆和横杆形成封闭的围合，束带相较于座椅，能更好的限制行李在垂直于公交车行驶方向上的滑动，对行李的固定更加紧固、可靠。并且束带设置为两个，左束带连接左支杆的自由端，右束带连接右支杆的自由端，行李架还包括卡扣，卡扣包括公卡扣和母卡扣，公卡扣和母卡分别安装于左束带和右束带，用于当公卡扣和母卡扣对应扣合时，左束带和右束带连接。在使用时，将行李放置在立柱的红外感应装置前面，按压开关键以一键开启转动驱动机构和红外感应装置，行李存放架根据行李的尺寸适配地伸长及展开至工作状态，再扣紧束带上的卡扣即可完成行李的固定。在使用完行李存放架后，解开卡扣，取出行李，再次按压开关键以关闭转动驱动机构和红外感应装置，行李架收缩并折叠至收纳状态。

2 红外感应装置的程序设计

（1）当本行李架处于收缩状态时， 红外感应装置输出光信号。

（2）当光信号没有受到阻碍时，电机不运转，行李架处于收缩状态不变;当光信号受到阻碍时，红外感应装置将光信号转换为电信号输出至各驱动机构中的电机，电机运转，行李架由收缩状态转变为展开状态。

（3）如此时的光信号不受阻碍，行李架恢复收缩状态。

3 结论

本设计将展开、适应行李箱尺寸和收缩等功能设计成自动化，在极大程度上解放了使用者的双手;因其所占空间足够少，所以在单辆公交车上的设备可安装量增多，满足了乘客需求，同时也顺应了市場需求。

参考文献

[1] 吕阳阳.一种公交车用行李箱固定装置.中国[P].实用新型.CN 209756952U.2019-12-10.

[2] 河海大学.一种公交车用多功能行李架中国[P].实用新型.CN2058 90724U.2017-01-18.

[3] 莫浩，邱洋.浅谈公路客车风道行李架结构设计.客车技术.2019年（06）：30-32.

[4] 胡博.基于红外传感器的LED智能感应控制分析.南方农机.2019年（22）：193.