Стойка велопроката и система велопроката
BIKE RENTAL STAND AND BIKE RENTAL SYSTEM

Область техники.
Изобретение относится к стойкам автоматизированных велопрокатов.
Для целей настоящей заявки под велопрокатом будет пониматься автоматизированная система предоставления во временное пользование велосипедов пользователям, без участия продавцов или обслуживающего персонала. Обычно, типичная система велопроката (например, такая как описано в патенте US 7898439 В2 или подобных) включает в себя множество велосипедов, сервис (например, включающий сервер и мобильные приложения пользователей) проката, а также множество станций велопроката. Каждая станция обычно включает в себя терминал, на котором пользователи могут произвести оплату, средства связи и обеспечения энергией, а также стойки велопроката на которых устанавливаются и, обычно запираются замками велосипеды.
Предшествующий уровень техники.
С учетом особенностей использования, основным требованием к стойкам велопроката являются сочетание антивандальной и антиугонной защиты с одновременной надежностью и простотой изготовления и обслуживания.
Из уровня техники известны различные подходы к изготовлению стоек велопроката.
Часть подобных решений включает различные варианты соединительных электрических тросов (см., например, US 20100228405 А1, опубл. 09.09.2010), или электрических контактов (см., например, DE 202011050484 U1, опубл. 19.08.2011). Такие решения, в которых функция блокирующего замка совмещается с функцией зарядного устройства видятся не самым оптимальным вариантом. Во-первых, контакты будут изнашиваться и загрязнятся ввиду попыток неправильной установки или снятия велосипеда, а во-вторых, при попытке кражи велосипеда будет повреждено сложное и дорогое в ремонте и изготовлении зарядное устройство, а возможно и зарядный блок самого велосипеда. В случае применения в прокате только не электрических велосипедов такие решения вообще не имеют смысла.
Решения, в которых велосипед удерживается лишь тросом, например, металлическим (см., например, US 4920334 А, опубл. 24.04.1990) не обладают достаточной противоугонной надежностью, так как тросы легко перерезаются. Если же сделать трос защищенным от разрезания он будет очень тяжелым и/или недостаточно гибким, что сделает его использование неудобным, а процедура снятия/постановки велосипеда пользователями будет требовать слишком много сил и времени.
В ряде решений (см., например, US 6384717 В1, опубл. 07.05.2002, или US 20110148346 А1, опубл. 23.06.2011) предложено использовать жесткую сцепку, которая фиксируется на раме велосипеда. Однако такой подход имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, требуется адаптация такого крепления для конкретных моделей велосипедов (конкретных дизайнов рамы), что затрудняет быструю смену модели велосипеда (например, на более новую модель), так как потребуется вносить изменения и в конструкцию стойки. Во-вторых, подобные системы конструктивно сложные. Наконец, постановка/снятие велосипеда пользователем будет занимать существенное время, а новым пользователям будет трудно быстро разобраться в принципах работы системы.
Из уровня техники также известны варианты с креплением велосипеда за переднее колесо (см., например, US 6157315 А, опубл. 05.12.2000). Однако такие системы не обеспечивают должной устойчивости велосипеда - в случае сильного ветра, велосипед может опрокинуть, при этом будет повреждено и крепление, и колесо. Также, подобные решения не обеспечивают должной противоугонной защиты, так как велосипед могут украсть без колеса.
Наиболее оптимальными выгладят решения, в который сцепка производится механическим образом, при этом замок располагается на стойке, а на самом велосипеде, на передней части располагается штырь или иное подобное приспособление, которое соответствует замку.
Из уровня техники известны примеры подобных систем (см., например, JP 2012056341 А, опубл. 22.03.2012), когда штырь расположен на руле и имеет форму буквы Т. Однако в этом случае возникает существенная проблема постановки велосипеда при спущенном колесе, так как пользователю придется, держа массивный велосипед на весу пытаться попасть в паз замка.
Наиболее оптимальным решение, известным из уровня техники и принятым за прототип является решение, раскрытое в US 20090266673 А1, опубл. 29.10.2009. Данное решение представляет собой механический замок на стойке, который содержит два боковых шарообразных зажима, а также запирающий третий зажим, расположенный ниже двух шаровых, в специальном вырезе. На велосипеде установлено соответствующее приспособление, которое имеет форму буквы Т в плоскости, перпендикулярной земле и оси велосипеда, и треугольную форму в плоскости, параллельной земле. На велосипедной части выполнены соответствующие углубления для шарообразных зажимов и петля для третьего зажима. Велосипедная часть крепления выполнена с возможностью поворота в плоскости, параллельной земле, что позволяет ставить велосипед даже с полностью спущенным колесом. Для контроля того факта, что не произошло подмены велосипеда, а также для его идентификации в данном решении применяются RFID метки на велосипеде и их считыватель на стойке. Для определения факта установки велосипеда на стойку применяется оптический датчик.
Данное решение является универсальным относительно типа велосипеда и рамы, т.к. приспособление устанавливается на переднюю часть рамы и высота может быть легко выбрана перед установкой. Комбинация оптического датчика и считывателя RFID меток на настоящий момент видится наиболее оптимальным сочетанием, обеспечивающем достаточную простоту и надежность самой конструкции, простоту производства и обслуживания, при этом достигается также надежность определения факта наличия велосипеда в стойке, а также принадлежности самого велосипеда системе велопроката.
В то же время, прототипу присущ также ряд существенных недостатков.
В первую очередь можно отметить низкую надежность поворотного крепления на велосипеде при его одновременной сложности и трудности в обслуживании. С учетом климатических особенностей России, такое крепление будет достаточно быстро забиваться грязью, а ранней весной или поздней осенью есть большая вероятность его замерзания. Также, тот факт, что в сборе велосипедная часть замка и часть на стойке выполнены так, что велосипедная часть находится сверху не обеспечат стекания воды и могут привести к накоплению влаги и также замерзанию в случае ночных заморозков (влага будет скапливаться на поверхностях 516, стекая через стенки 512, а также задерживаясь на зажимах 502, фигура 5А прототипа).
Другим большим недостатком прототипа может быть названа излишняя сложность всей системы замка. Замок в прототипе не является универсальным устройством и может быть использован лишь в данной системе, что требует отдельной производственной линии для его изготовления. Это существенно усложняет как процесс производства, так и процессы обслуживания или замены при выходе устройства из строя.
Немаловажным является также существенная масса велосипедной части замка, которая негативно сказывается на характеристиках динамики и управляемости велосипеда, а также затрудняет перенос его через небольшие препятствия, такие как бордюры, которые в России составляют 20 и более см по стандартам дорожного строительства. Смещение центра масс в сторону руля велосипеда может также привести к перевороту велосипеда в случае резкого применения переднего тормоза. С учетом того, что системы велопроката обычно направлены на непрофессиональных и слабо подготовленных велосипедистов, этот факт может стать критическим и ограничить линейку доступных велосипедов, которые были бы совместимы с подобным замком.
Сущность изобретения.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа при сохранении всех его преимуществ.
Технический результат заключается в упрощении конструкции и ее унификации, при одновременной адаптации к условиям российского климата.
Сущность изобретения заключается в том, что предложено заменить замковую часть стойки на замок для автомобильного багажника (подробное определение этого термина в рамках настоящей заявки будет дано далее), развернутый пазом вниз.
Замок для автомобильного багажника в качестве замка стойки велопроката позволит полностью унифицировать замок с автомобильным производством, его изготовление не потребует развертки отдельной производственной линии, а обслуживание или замена будут полностью унифицированными с автомобильным обслуживанием процедурами, которые хорошо освоены и для которых уже существует развернутая сеть мастерских и складов запасных частей.
За счет того, что замок повернут вниз, он легко может быть герметизирован сверху простым корпусом со скатами. Это же обеспечивает стекание любой влаги вниз и исключает ее скапливание и замерзание замка.
Также, за счет того, что замок повернут вниз, велосипед легко установить даже со спущенным колесом, т.к. не требуется, держа велосипед на весу попадать в какой-либо паз, а необходимо лишь приподнять велосипед, предварительно заведя его в стойку и замок зафиксируется.
Стоит отметить, что типичный замок автомобильного багажника (будет подробно описан далее) уже содержит в своем составе оптический датчик, что не требует установки дополнительного оптического датчика. Вместе с применением RFID считывателя (как в прототипе) это обеспечит максимальную надежность при максимальной простоте.
Вышеописанные черты и преимущества заявленного изобретения, а также способы их достижения станут более ясными и понятными из дальнейшего подробного описания вариантов осуществления изобретения со ссылками на фигуры чертежей.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1 - изображение типичного замка автомобильного багажника (предшествующий уровень техники).
Фиг. 2 - общий вид стойки велопроката и велосипеда.
Фиг. 3 - вид замка в двух состояниях, соответственно открытом и закрытом.
Фиг. 4 - вид системы велопроката.
Термины и определения.
Для целей настоящей заявки необходимо однозначно определить понятие «замок автомобильного багажника» (далее будет также указываться замок багажника, для простоты изложения). Под этим термином будет пониматься замок, который используется для запирания багажников легковых автомобилей. Пример вида такого замка приведен на Фиг. 1. Подробно, подобные замки описаны, например, в US 4906035 А (опубл. 06.03.1990), или, например, в US 4979384 А (опубл. 25.12.1990), или, например, US 6059327 А (опубл. 09.05.2000). Обычный автомобильный замок, который и понимается в рамках настоящей заявки под термином «замок автомобильного багажника», представляет собой устройство формы буквы "V", в углублении которого имеется защелка, предпочтительно металлическая. В таком замке стандартно может фиксироваться скоба или пластина с отверстием и такой формы, чтобы входить в углубление замка. Также в замке багажника имеется оптический датчик, сообщающий о факте фиксации. Замки багажников изначально ориентированы для удаленного управления (в автомобилях это центральный замок) и, поэтому, легко подключаются к системе стоек велопроката, где требуется именно удаленное управление открытием и закрытием замка. Для целей настоящего изобретения может быть использована любая модель замка, удовлетворяющего вышеописанной характеристике, что обеспечивает полную унификацию используемого замка и существенные преимущества настоящего изобретения. В принципе, как эквивалент замку автомобильного багажника можно отметить некоторые модели замков капота или двери автомобиля.
Для целей настоящей заявки стоит также отметить, что под термином «велосипед» здесь стоит понимать не только конкретно двухколесный велосипед с механическим приводом, но транспортное средство, такое как, например, велосипед с механическим приводом, велосипед с электрическим приводом, трехколесный велосипед, самокат, электрический самокат и другие подобные транспортные средства. Однако предпочтительным вариантом является именно велосипед, предпочтительно двухколесный, с механическим приводом и классической компоновкой.
Осуществление изобретения.
На Фиг. 2 приведено изображение стойки велосипеда и сам велосипед. Заявленная система содержит множество велосипедов (1), предпочтительно двухколесных с механической тягой и классической компоновкой, а также множество стоек велопроката (2). Стойки можно выполнить разным способом. В предпочтительном варианте реализации, стойки представляют собой парковочные устройства (2), которые размещены на общем основании (7), имеющем вид прочной рамы. Такой вариант хорош тем, что за счет высокой толщины и прочности рамы, она, во-первых, обеспечивает некоторую защиту, а также высокую устойчивость системы в сравнении с отдельно стоящими стойками. Во-вторых, в случае попытки угона велосипеда, возможно лишь повреждение парковочного устройства (2) и исключается вероятность того, что силовые опоры (7) системы могут быть согнуты или вырваны из земли, что возможно в случае отдельно стоящих стоек. В то же время, как альтернатива, можно применять и отдельно стоящие стойки, например, при размещении всей станции велопроката на не плоском участке местности, когда единая рама (7) будет лишь помехой.
Каждый велосипед (1) содержит ответную часть замка (3), которая предпочтительно закреплена на передней части рамы велосипеда, например, при помощи электросварки, или креплений болтами, или скобами, или иным образом. Стоит отметить, что тип крепления не принципиален с точки зрения заявленного технического результата. Альтернативно, ответная часть замка (3) может быть расположена и на рулевой части велосипеда, что, однако не является самым оптимальным вариантом. Ответная часть замка (3) предпочтительно представляет собой пластину, перпендикулярную плоскости земли. Это позволяет обеспечить должную устойчивость велосипеда (1) в стойке (2), например, при сильном ветре. Также форма пластины позволяет удобно расположить на ответной части замка (3) RFID (Radio Frequency IDentification) метку (6). При этом стоит отметить, что возможны и иные варианты выполнения ответной части замка (3), например, в виде прочной, например, металлической, петли, или штыря с отверстием, или иной формы. Как уже указывалось, ответная часть замка (3) содержит RFID метку (6), а также расположенный перед ней паз ответной части замка (5). В предпочтительном варианте паз ответной части замка (5) представляет собой вытянутую щель, ось которой приблизительно сонаправлена с осью перпендикулярной земле, то есть щель (5) является вертикальной относительно земли. Это позволяет устанавливать велосипед (1) в стойке (2) даже при полностью спущенном колесе, а также не требуется точного совпадения паза ответной части замка (5) ответной части замка (3) с защелкой замка багажника (11, Фиг. 3), который установлен на стойке (2) - в этом случае важно лишь, чтобы ответная часть замка (3), которая предпочтительно является пластиной, попала в паз замка (4) на стойке (2). При этом специалисту будет очевидно, что выполнить это существенно проще, чем совмещать два отверстия, как в ряде аналогов, так как, во-первых, пользователь визуально видит куда надо двигать велосипед, а во-вторых велосипед можно катить или волочь (при спущенном или поврежденном колесе), а не держать на весу. С учетом особенностей описанной ответной части замка (3) для специалиста будет очевидно, что она является простой в изготовлении (простая пластина, приваренная или привинченная к велосипеду) в сравнении с ответной частью замка в прототипе, а также существенно легче по массе такой части в прототипе и, следовательно, устраняются все описанные выше недостатки прототипа, связанные с массивностью ответной части. Также, в настоящем изобретении ответная часть замка (3) выполняется монолитной и за счет применения паза ответной части в виде вертикальной щели, которая может быть немного наклонена, нет необходимости применения гибких сочленений в ответной части замка как в прототипе.
Стойка (2) представляет собой устройство, предпочтительно установленное на раме (7) и включает корпус, который покрывает паз замка (4). В предпочтительном варианте осуществления, на стойке (2) расположены также информационный ЖК (или иного типа, например, OLED) дисплей (8), устройство ввода (9), такое как клавиатура (QWERTY или иная, например, несколько отдельных кнопок, каждая со своей функцией) и считыватель пользовательских (например, магнитных, или RFID, или QR, или NFC, или любых иных идентификационных меток, или, в другом варианте отпечатков пальцев) меток (10), которые позволяют зарегистрированному пользователю быстро получить велосипед, без необходимости ввода каких либо паролей или идентификаторов, просто поднеся свою метку к считывателю. В другом варианте, дисплей (8) и устройство ввода (9) могут быть объединены в единое устройство, например, сенсорный экран (тачскрин). В альтернативном варианте выполнения (на чертежах не показан), элементы взаимодействия с пользователем могут быть вынесены на отдельную стойку. Предпочтительно, устройство ввода (9) и экран (8) выполнены с антивандальной защитой, а также герметичными (классом не ниже IP68), защищенными от внешней агрессивной среды и осадков. Само устройство (2) стойки предпочтительно имеет антивандальный корпус. Также устройство (2) стойки может быть выполнено модульным, для упрощения обслуживания и/или замены отдельных элементов. Питание элементов стойки (2) может быть осуществлено, например, за счет солнечной энергии, через компактную батарею (условно не показана), расположенную на корпусе стойки (2), или через аккумуляторные элементы (условно не показаны), или от центрального кабеля, который, например, может проходить внутри рамы (7), если выполнить ее в виде прочной полой трубы. Для специалиста будут очевидны и иные возможные варианты реализации.
а
На Фиг. 3 приведена работа замка стойки (2) в двух положениях,  - велосипед (1) не в стойке (2) и 6 - велосипед (1) зафиксирован в стойке (2). В тот момент, когда велосипед (1) не находится в стойке, замок багажника (11) находится в разомкнутом положении. После того, как велосипед (1) заводится в стойку (2), оптический датчик (13) замка багажника (11) фиксирует факт наличия велосипеда, замок закрывается, а считыватель RFID меток (12) считывает данные метки (6), расположенной на ответной части замка (3) удостоверяясь, что данный велосипед (1) принадлежит системе велопроката. За счет выполнения паза ответной части замка (5) в виде наклоненной щели, возможны допуски по высоте фиксации велосипеда (1), что упрощает и ускоряет процесс фиксации, а также обеспечивает возможность фиксации велосипеда (1) со спущенным или поврежденным колесом (или колесами).
На Фиг. 4 изображен вариант системы велопроката. Такая система, в предпочтительном варианте осуществления включает в себя дополнительный оптический датчик (14). С учетом этого датчика, осуществляется три степени контроля факта наличия и принадлежности велосипеда - данные датчика RFID (12), данные датчика замка багажника (11) и данные датчика (14) системы, установленного в стороне и, предпочтительно являющегося единым для всех стоек (2) на раме (7), которые находятся на данной станции. В одном из вариантов, оптический датчик (14) может быть элементом или может быть совмещен с системой видеонаблюдения (условно не показана). Система также включает в себя устройство (15) обработки оптических сигналов, которые поступают с одного или нескольких оптических датчиков (14), установленных на данной станции велопроката, а также сигналов (18) с датчика замка багажника (11). Также система включает в себя релейный модуль коммутации (16), через который на замок поступает питание по линии (17), а также через который замок (11) связан с микроконтроллером (20), выполненным, например, на базе микропроцессора). Питание микроконтроллера (20) обеспечивается через электрическую линию (21), например, от солнечных питательных элементов, аккумуляторных батарей, центральной сети или любой из их комбинаций. Связь с центральной системой управления велопрокатом, которая включает в себя, например, центральный управляющий контроллер, например, на базе ЭВМ, осуществляется посредством линии связи (21). Данные с RFID датчика стойки (2) поступают на микроконтроллер (20) через линию связи (19) SPI считывающего устройства идентификационных радиомодулей с микроконтроллером.
Промышленная применимость.
Заявленное изобретение может быть осуществлено с применением известных технологий на основании представленного выше описания. Все необходимые для подобного осуществления средства и методы известны из уровня техники.