基于安全出行的自行車轉向燈設計

高源潔 姜霄 楊琰

摘要：解決自行車在夜晚事故率較高的問題，保障夜間自行車出行者的安全。經調查、分析，總結歸納出社會大背景、人們戶外騎行情境、周邊環境和存在安全隱患的原因，結合產品材料、加工工藝等因素對其外形、功能、結構等方面進行設計和創新。設計一款具有自主知識產權的自行車夜間轉向燈，保障交通出行安全。該自行車轉向燈可為夜間行駛的自行車提供照明與轉向提示，使其他車輛明確其行駛方向，以提高夜間出行的安全系數。

關鍵詞：自行車 轉向燈 夜間 事故

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2020）02-0120-02

引言

隨著低碳環保主義的興起，越來越多的人選擇騎車出行。目前，夜晚騎行安全問題還未得到解決，這不僅會給來往車輛帶來不便，也會帶來安全隱患。文中針對自行車轉向以及夜晚騎行問題，設計了自行車夜間轉向燈，以提高騎行安全性，在保障社會道路安全的同時增強全民交通安全意識。

一、設計背景

（一）社會環保意識的提升：我國“十二五”規劃綱要指出，“倡導文明、節約、綠色、低碳消費理念，推動形成與我國國情相適應的綠色生活方式和消費模式。”[1]，在此背景下，單車行業掀起一股全面新熱潮，上班下班、休閑娛樂、“最后一公里”，自行車成為現代新興出行方式。據自行車市場分析調查報告不完全統計，78%的中國家庭擁有自行車，中國擁有自行車的總數達4.5億輛。[2]近年來，隨著共享單車行業的發展，自行車大量進入我國大中城市，在我國已有龐大自行車數量的基礎上，自行車的數量又有了明顯增長。

（二）騎行健身的流行：如圖1，2015年，我國運動騎行人數僅為408萬，在2017年已達1500萬，僅僅兩年我國騎行人口就有著爆發式的增長[3]。隨著我國人民健身意識的進一步提升，越來越多的人們加入騎行的隊伍中，我國騎行趨勢還有著極大的增長空間。人們選擇騎單車，也不僅是因為其方便快捷，更是將共享單車看作一種健康的出行方式，在出行過程中運動健身，強身健體，在全國也是掀起了全民健身健體熱潮[4]。

二、設計自行車轉向燈的必要性

（一）設計自行車轉向燈的必要性夜間發生安全事故的比例大，危險系數高：夜晚的交通量約為白天交通量的10%～30%，但是46%～54%的事故發生在夜晚，夜間交通事故導致的死亡人數更多，約占交通事故死亡總數近六成[5]。在夜間，光照和環境具有不確定因素，自行車可視度較低。再加上汽車處于運動狀態，駕駛員在行車過程中視力會有所降低，車輛識別反應過程變長[6]，更是增加了危險因素。在夜間環境下，發生交通事故的概率和致死率較白天有明顯升高。

（二）轉彎及夜間自行車的交通事故率高：我國部分地區有非機動車道，自行車與電動車在其中行駛，音盼地區道路是混合交通，機動車與非機動車在同一條道路上行駛，車況復雜，突然轉彎、夜間行駛問題及轉向無明顯提示的現象非常多，大大提升了自行車的交通事故率。作為易受傷害的道路使用者，行人和自行車騎車人在中國混合道路交通環境下承受很高的死亡風險[7]。

自行車事故的表現有如下特點：1.轉彎事故多。非機動車道，直行、轉彎車輛共同行駛，不像機動車道會有左右轉車道，由于騎自行車的人出行的目的地不同，所以在交叉路口易發生碰撞。2.自行車超車事故多。自行車行駛較慢，與電動車同時行駛，速度快慢不一，常有超車情況，易發生交通事故。3.自行車突然轉向。當單車橫向穿越道路或左轉穿越道路時，其行車軌跡與汽車的行駛軌跡交叉，汽車駕駛員無法及時判斷單車騎行方向，從而引起交通事故。4.夜間易發自行車事故。由于自行車夜間行車沒有照明裝置，車輛交會前不易發現目標而發生事故。

（三）現有保護措施不完善：自行車的保護裝置只有剎車與反光板，剎車是日常生活中減速的裝置。反光板僅有光源的時候，才能夠將光線按原來方向照射回原路徑，僅對于機動車和部分非機動車起到提示作用，且有一定局限性，反光板對于突然變道，轉向等動態趨向無法進行警告提示作用。

（四）自行車駕駛員安全意識較弱：自行車駕駛者安全意識較弱。汽車駕駛需要通過審核和駕駛證考取，騎自行車沒有相關培訓和證件要求，與經過統一培訓的機動車駕駛員相比，自行車駕駛者的安全意識相對較弱。

三、設計思維與解決方案

我們將自行車燈分為判斷裝置、發光裝置與供電裝置，對各部分進行多種方案的對比與甄選。

（一）設計思路，如表1

方案提出與分析：

通過表1對以上方案的對比，最終將陀螺儀、激光燈、充電電池結合為可拆卸的一個整體，以達到操作簡單，警示作用強的目的。

（二）設計原理。自行車轉向車燈分為兩個部分，下半部分為發光裝置，固定在自行車的前杠上，與整個車體保持相對靜止狀態，負責供電與發光;上半部分為檢測裝置，安裝在自行車的立管上，隨著車把的轉動而轉動，其內部具有電子陀螺儀，可檢測車把的轉向狀態，當車把轉動時，將電信號傳遞到與車身保持相對靜止的發光裝置內，電信號將改變激光燈的相應方向投射方式，形成明顯圖形，達到警示作用，如圖2所示。

自行車燈的判斷過程如圖3。直行時，自行車打地面投射圖形為“‖”形，自行車向左轉向時，左側燈光進行變化，投影圖形由“‖”形變為“<|”形，自行車向右轉向時，右側燈光進行變化，投射圖形由“‖”形變為“|>”形，每次轉彎結束后，地面投射圖形變回為“‖”形。后方車輛可在第一時間內，觀測到前方自行車行駛狀態，以在最快時間內做出相應應對措施。

（三）設計方案：自行車燈的造型（圖4）采用簡約的流線型設計風格，中間部分采用硅膠材料，如圖5，用戶可根據車身大小自主改變固定部分的松緊，將車燈安裝在圖6中①位置，使得車燈與車體完美融合。車燈簡約小巧，在騎行及使用過程中，絲毫不會影響用戶騎車的操作感及體驗感，簡約貼合的外觀更加能夠體現出自行車的輕巧與便捷，如圖7，讓自行車充滿時尚感與科技感。

自行車燈的上半部分（檢測裝置）內部設有電子陀螺儀，下半部分（供電及發光裝置）設有左右兩個小型激光燈（圖s）及外置式電池。在電池沒電時，用戶只需將置于外部的電池取下，進行充電后放回，即可繼續使用。硅膠材質環保輕便，也使得自行車燈在方便安裝及拆卸的同時，延長了車燈的使用壽命。相比將車燈直接固定在自行車把手上的方式，在產品中加入陀螺儀大大提高了產品對自行車行駛時拐彎的角動量變化判斷精確度，而可拆卸的充電電池與普通電池相比不僅更加環保也節約了用戶的后期投入。可變化的激光射燈清楚地將自行車行駛過程的變化以圖案的方式投射在地面上，當用戶在騎行過程中突然轉向時，可以達到警示其他自行車及機動車的作用。

結語

由于自行車市場的擴張和現代出行新趨勢，加上群眾安全意識較弱和基礎建設不完善等原因，自行車在夜間出行安全系數較弱。自行車轉向燈能在夜間提供安全保障，具有較好的應用前景，相信在不久的未來能夠更好地為人們服務，為自行車出行保駕護航。

基金項目：嘉興學院2018年度大學生科研訓練計劃項目（SRT）論文。

參考文獻

[1]國務院.中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要[J].民主，2011（07）：37.

[2]朱萍，朱亞成，董雨薇，謝紅林，李荔，錢琪.2017-2018中國共享單車發展報告[J].中國商論，2017（31）：143-147.

[3]雨辰.2017中國騎行運動大數據報告[J].中國自行車，2018，07：90-92.

[4]一鳴，唐林濤.談工業設寶構自行車產業升級一一以助力單車產品設計為例[J].設計，2018，01：88-89.

[5]周一鳴，毛恩榮.車輛人機工程學[M].北京：北京理工大學出版社，1999.

[6]郁佳文，王宏雁.夜間汽車-自行車事故的原因分析與防范措施[J].農業裝備與車輛工程，2009（06）：31-33.

[7]聶進，李桂兵，楊濟匡.車輛-行人/自行車騎車人事故死亡風險和頭部動力學響應對比研究[J].湖南大學學報（自然科學版），2014，41（02）：64-72.