绿色出行，你的自行车装ABS了吗？还不速去升级

　　北京市第八十中学 袁若为

　　辅导教师 刘永红 殷国程

　　来源：全国青少年科技创新大赛获奖作品展播

　　ABS对于有车一族来说一点也不陌生，它是制动防抱死系统（antilock brake system）的简称。对于自行车来说，防抱死的技术还相对落后，一般的防抱死系统对刹车的改造较大，有的还要加装大体积的装置。因此，我们设计了一种简便的自行车专用ABS，在不改变或缩短刹车距离的前提下，平稳刹车，以期更好保护骑行者的安全。

　　我们的设计是在刹车处加装一个弹簧连接杆结构，使其刹车时能自动点刹。另外，考虑到我国是自行车大国，大部分骑行的自行车以两块刹车皮对车圈互夹摩擦的V 刹而不是碟刹为主，我们将这套自行车的ABS也设计应用在V刹上。

　　设计原理

　　这套自行车ABS的作用原理是通过刹车时产生的惯性力驱动弹簧压缩，使得弹簧在刹车时有规律振动，使得刹车时弹簧能推动滑块在滑座上周期滑动，滑块上连接着刹车闸。当滑块周期运动时会有上下起伏，使得刹车线松紧变化，同时滑块下部在斜面上运动，当接触点在斜面顶时刹车紧，当接触点在斜面上时刹车松。同时，要做到对弹簧劲度系数的精确控制，才能在不同速度下进行不同频率的点刹，而斜面需要有精确的角度才能保证将自行车控制在一定范围内。

　　实现过程

　　从原理要求上看，弹簧劲度系数的选择是关键，我们在实际中是用一根劲度较大的弹簧和一根劲度较小的弹簧串联而成。这样在低速时刹车，点刹过程的驱动只靠压缩劲度较小的弹簧，而当速度快时，压缩到了劲度更大的弹簧，驱动点刹。出于实际的防水防尘需求，制作时需要将弹簧机构移到外壳外，装在一个直径20mm的铝管中。我们采用了内镶结构，将刹车固定在滑块中，横穿过滑块，十分稳定地使得刹车与该装置连接在了一起。

　　实验测试

　　表1 弹簧劲度和点刹频率关系

　　为了选出最适合的弹簧，我们以时速15km/h，质量100.5kg的自行车配置进行了实验，结果见表1，我们发现大约当劲度为8N/mm 时，最符合所需的点刹频率需求。

　　表2 刹车距离和时速关系

　　另外，为了测量加装该辅助刹车装置后刹车时刹车距离的变化（质量100.5kg），我们对不同刹车时速进行了实验，实验结果见表2。结果发现，加装该装置后，可以有效减少刹车距离，保障骑行者安全。

　　极端天气下，雨雪天气下这套自行车ABS装置也发挥出色，且该装置属于纯机械驱动，易制作，体积小，不需要外加能源，不需要改装车体，普通的V刹车都可以加装。相比油压产品，我们的ABS装置易拆解、易修理，在非抱死情况下，还能有效减少刹车距离，提高安全保障。还没装自行车2017款ABS的同学，还不速去升级？

本文由北京工业大学教授、博士生导师，中国人工智能学会科普工作委员会秘书长于乃功 进行科学性把关