摘   要：针对目前共享单车在锁车时插杆会与辐条碰撞的问题，依据TRIZ理论，分析共享单车车锁在设计过程中的技术矛盾和物理矛盾，应用分割原理和部分超越原理，对共享单车车锁进行创新设计，发明了一种三分式的插杆结构，有效解决了在共享单车锁车时插杆与辐条相碰撞的问题。
　　关键词：TRIZ;单车车锁;矛盾矩阵;发明原理
　　引言
　　共享单车近年来发展迅速，因其便捷性和低成本，成为城市中理想的交通工具，得到广泛的应用[1-3]。共享单车在发展过程中，结构设计基本成熟，共享单车辐条也在发展过程中由多根细辐条变为少量的粗辐条，但在锁车过程中车锁的插杆与辐条的碰撞问题随之而来。
　　TRIZ即发明问题解决理论，是一种基于知识的、面向人的解决发明问题的系统化方法，可以解决工程以及管理类方面的问题[4-5]。本文应用TRIZ理论进行共享单车车锁结构原理的改进设计，提高了共享单车在锁车过程中的便利性。
　　当前问题描述
　　单车在锁车的过程中插杆会与辐条碰撞（如图1所示），这时需要滚动后轮，以避免碰撞。此过程不仅浪费时间，还容易改变单车的停放位置，这在初代的共享单车中表现明显。后续的共享单车采用更细的辐条，可以降低碰撞几率，但是没有彻底解决这个问题，主要原因是辐条有宽度，在支撑车轮的情况下不能无限变细。插杆同样，在保护车辆的情况下不能无限变细。
　　基于发明原理的车锁改进设计
　　3.1 物理矛盾的解决原理
　　TRIZ理论中，工程类矛盾包括技术矛盾和物理矛盾两种。技术矛盾是发生在两个参数之间的矛盾，当一个参数得到改善时，另一个参数则变得恶化，解决方法是四十条发明原理;物理矛盾是同一系统同一参数内的矛盾，解决物理矛盾要应用四大分离原理。技术矛盾和物理矛盾是可以相互轉化的，同样四大分离原理和40发明原理也存在如下的对应关系：
　　3.2 共享单车车锁的改进
　　（1）物理矛盾分析
　　车锁插杆要保证强度和承重，所以插杆要粗;在锁车的时候，插杆又要不与辐条相碰撞，所以插杆要细。根据在不同时间插杆的物理性质不同，选择的分离原理为时间分离。
　　（2）查找发明原理
　　根据查找，有12条发明原理可以解决与时间分离有关的物理矛盾，以下对几个可行性发明原理进行分析。
　　15号原理（动态化）：使系统的状态或属性成为短暂的、临时的、可动的、自适用的、柔性的或可变的。将插杆设计成柔性化，虽一定程度可以绕过辐条，但插入另一边的孔又会变得困难。
　　11号原理（预补偿）：对将要发生的事情，预先做好防范措施，以防止或降低危险的发生。采用磁力轮毂，这样就会完全摆脱辐条的束缚，但是车锁就需要完全改变形式，随之而来的是费用的增加。
　　16号原理（未达到或过度作用原理）：运用“多于”或“少于”所需的某种作用或物质获得最终结果。在将辐条变细的过程中可以适当增加插杆的宽度，使插杆大于辐条的宽度。把插杆分成几根细插杆，当插杆与辐条碰撞时，碰撞的插杆停止运动，而未碰撞的插杆继续运动，锁住单车。
　　3.3 最终方案
　　结合分析，最终采取的方案为将插杆增粗，分成三部分，三个插杆分别有三个弹簧连接，使之能独立来回运动并可以单独完成锁车的动作。在关锁过程中，如果其中一个插杆被阻挡，那么对应的弹簧便被拉伸，而另外两个插杆依旧可以进行运动，实现锁的关闭。方案示例如图2所示，实现原理如图3所示。
　　共享单车车锁的内部结构图如图4所示。
　　结论
　　本文基于TRIZ理论，根据共享单车锁车时的插杆与辐条碰撞的问题，分析其中的物理矛盾，采用时间分离原理，对车锁的插杆结构进行创新设计。应用未达到或过度作用发明原理，提出将插杆进行加粗分段，使三条弹簧分别控制运动的方案，有效解决了锁车过程中插杆与辐条碰撞的问题。
　　参考文献
　　[1]成都一步共享科技有限公司.一种用于共享单车的自动开闭的锁：CN201720392201.X[P].2018-02-01.
　　[2]深圳市中智车联科技有限责任公司.用于规范共享单车停放姿态和方向的方法及其车锁：CN201910412416.7[P].2019-10-17.
　　[3]夏进军，李洋.卡扣辐条盘式自行车锁的设计[J].机械设计，2013，30（1）：110-112.
　　[4]张明勤，范存礼，王日君，张士军.TRIZ入门100问--TRIZ创新工具导引[M].北京：机械工业出版社，2012.
　　[5]刘晓敏，黄水平，王建辉，林贵杰.基于TRIZ及功能类比的产品概念设计创新[J].机械工程学报，2016，52（23）：34-42.
　　责编/樊力行