在现有技术中，乘客约束系统是已知的。例如，在此通过参考整体被 结合的被共同转让的美国专利No.5,182,836公开了一种乘客约束系统，所 述系统包含压力触发座椅安全带锁紧装置，所述装置允许操作者远距离控 制座椅安全带的锁紧和解锁，诸如使用在娱乐骑乘上的安全带。为此，所 述的座椅安全带锁紧装置具有带扣部分，闭锁舌(latching tongue)被插入 在所述带扣中且由可伸缩部件保持，所述可伸缩部件伸展穿过闭锁舌中的 孔。通过压下释放锁以使可伸缩部件从孔中脱离，可以将闭锁舌从所述带 扣中去除。座椅安全带锁紧装置另外具有可气动充气的气囊，所述气囊在 适当充气时抵靠可枢转的杆锁被施加作用力。气囊的充气引起杆锁枢转且 靠在释放锁的下端，以使所述释放锁不能被座椅安全带的使用者压下而使 可伸缩部件从闭锁舌中脱离。因此，将座椅安全带约束在锁紧位置，直到 气囊排出空气，使得杆锁枢转离开释放锁。
然而，这种乘客约束系统没有很好地实现所要达到的目的，存在改进 乘客约束系统的必要，具体地，需要一种在发生任何单点故障时能够确保 乘客约束系统的座椅安全带不会在不希望的时间自动脱离，和/或如果在 乘客约束系统中检测到故障则限制或约束车辆运动、从而允许作出适当响 应的乘客约束系统。还需要一种改进的乘客约束系统，其中所述乘客约束 系统允许在多个位置使用相同的部件，例如以降低与备件存货、训练保养 技术人员等相关的成本。

下面描述了一种乘客约束系统，其在一个实施例中具有一个或多个座 椅安全带，所述座椅安全带包括用于调整或紧固座椅安全带的收缩器和用 于接合、闭锁及锁紧座椅安全带的接收器。在这点上，闭锁的座椅安全带 是这样一种安全带，其中座椅安全带接收器通过凸轮完全与舌状物相接 合，这样在没有压下释放按钮的情况下舌状物不能物理上被移出(也就是， 完全插入所述舌状物，以及凸轮完全延伸穿过舌状物并与之接合)，而锁 紧的座椅安全带是这样一种安全带，其中所述安全带不能通过使用释放按 钮而被手动解锁。所述座椅安全带还可被布置和配置成用来提供被用于锁 紧座椅安全带的机构中的冗余。
为了用于监视座椅安全带的状态，乘客约束系统还可具有反馈控制系 统，所述反馈控制系统包括一个或多个传感器。然后，可监视所述传感器 以确定独立的座椅安全带的状态(例如，闭锁的、锁紧的)。所述反馈控 制系统还可向例如娱乐骑乘中的操作者提供清晰的指示，以指示说明独立 的座椅安全带已经适当被接合/闭锁(例如，使用快速闪光状态指示器)、 出现故障(例如，使用慢速闪光状态指示器)、或者脱离/未闭锁(例如， 没有状态指示器闪光)。更进一步，传感器可被用于提供允许所述系统智 能控制座椅安全带部件的气动锁紧和解锁的状态。
根据阐述说明性例子的以下详细说明和附图，对所述乘客约束系统的 各种目的、优点、特征、属性和关系的更好理解将变得清楚，所述例子为 可使用乘客约束系统原理的各种方法的示例。

此后，参考下面附图描述示例性乘客约束系统，其中：
图1是说明示例性乘客约束系统的框图；
图2是说明用于与图1中的乘客约束系统相连接的示例性信号的时序 图；
图3-6是说明示例性收缩器的示意图；
图7-10是说明示例接收器的示意图；以及

参考附图，下面描述示例性乘客约束系统。在这点上，所述乘客约束 系统可用于车辆，诸如被构建在娱乐骑乘中，其中在骑乘中将由旅客占用 的每个座椅配有几个座椅安全带部件，以将旅客约束在座椅内。一般地， 所述座椅安全带部件包括座椅安全带(包括带网10和具有孔的舌状物 12)、可锁紧的带收缩器盘14(由图3-6中的例子说明)、可锁紧的闭锁座 椅安全带接收器16(由图7-10中的例子说明)以及用于各个接收器和收 缩器的气动阀。每个接收器16可另外具有三种近程传感器，也就是舌状 物在适当位置(tongue in place)(“TIP”)传感器18、凸轮在适当位置(cam in place)(“CIP”)传感器20和锁在适当位置(lock in place)(“LIP”) 传感器20。如图1所述，不同的传感器向可在车辆上实现的座椅安全带 监控系统(“SBMS”)24、可编程逻辑控制器(“PLC”)提供信息，所述 可编程逻辑控制器提供特定座椅安全带功能的补充监控和冗余控制。接下 来，所述SBMS与车辆控制系统(“VCS”)26通信，所述车辆控制系统 (“VCS”)26提供对各种车辆功能的车载控制。如此后所说明的，SBMS 24和VCS 26均包括在可读媒介上用于接收、处理和产生信号的可执行指 令，并且它们协作监控和控制座椅安全带，从而锁紧和解锁接收器16和 收缩器14。具体地，SBMS 24监视接收器传感器的状态和次序，并且通 过状态信号将有效和故障状况指示给VCS 26。因此，VCS 26和SBMS 24 协同发出锁紧和解锁座椅安全带的控制信号。另外，SBMS 24可通过例如 位于操作者显示面板上(“ODP”)的状态指示器28将座椅安全带的状态 显示给驾乘操作者。优选地，每个座椅安全带具有在ODP上的对应状态 指示器，因此，每个状态指示器可被用于指示与其对应的座椅安全带的状 态，例如指示以下状态之一：没有扣住；扣住且没有故障；或扣住但传感 器或锁出现故障。由于SBMS 24自身不能检测座椅中乘客的存在，因此 ODP的使用是有好处的，这样，驾乘操作者可检查ODP，以在开动车辆 使其行驶之前确保各个状态指示器28指示有效的“闭锁和锁紧” (latched-and-locked)状态，而不论座椅是否实际上由乘客占用。另外， VCS 26可被编程以防止驾乘操作者例如从座椅安全带检查位置启动车辆 运动，直到SBMS 24指示在任意座位上没有故障。
为了操作接收器16和收缩器14的锁紧机构，乘客约束系统包括气动 子系统30，所述气动子系统30起到将压缩空气提供给接收器16和收缩 器14的锁紧机构的作用。在这点上，每个腰部安全带收缩器14可包含两 个独立控制的由气动触发的制动爪组件32，例如由销、爪、锁和盘组成。 在说明的例子中，一个制动爪组件32被定位在具有孔的弹簧加载盘轴34 的左和右手侧中的每一侧，通过所述孔穿过带网10，从而提供产生冗余 载荷通路的冗余制动爪组件32。释放各个爪需要空气，并且在两个爪被 释放时解锁收缩器14，从而允许所述安全带伸过盘轴34中的孔。通过 SBMS 24经过独立的腰部安全带收缩器阀控制供给给收缩器14一侧，也 就是一个制动爪组件32的空气——车辆中的各个收缩器14具有对应的独 立腰部安全带收缩器阀。通过VCS 26经过一组腰部安全带收缩器阀控制 供给收缩器另一侧，也就是另一个制动爪组件32的空气——在车辆中有 向所有收缩器14供给空气的一组腰部安全带收缩器阀。车辆内的全部腰 部安全带收缩器阀正常时是关闭的。因此，在没有电力的情况中，将锁紧 收缩器盘34以防止座椅安全带展开。装备弹簧加载收缩器盘34以在任何 时间保持座椅安全带网上的张力。此外，可配备一个或多个可选择的近程 传感器36，以将另外的收缩器状态信息提供给SBMS/VCS系统。
类似地，每个接收器包括气动锁紧机构38，例如包括爪、锁和插销。 触发时，所述锁紧机构38防止释放按钮40被按压，从而防止座椅安全带 的舌状物12被释放。利用空气锁紧接收器16。供给每个接收器16的空 气由SBMS 24经相应的独立接收器锁阀来控制——车辆中的各个接收器 16具有相应的独立接收器锁阀。独立接收器锁阀正常时是打开的。然而， 在没有电力的情况下，因为上游供给阀、电磁阀会被关闭，所以将解锁接 收器16。
用于操作所有接收器16和收缩器14的锁紧机构的压缩空气被从压缩 空气系统供给。具体地，通过压力调节器和电磁阀，将空气供给所述系统 的接收器和收缩器支脚。通过VCS 26开启电磁阀，也就是打开电磁阀， 使得能够锁紧接收器并解锁收缩器。通过VCS、车辆E-Stop或掉电，电 磁阀被关闭，也就是闭合。在电磁阀被关闭时，全部接收器16被解锁且 全部收缩器14被锁紧。通过座位安全带低空气压力开关，可监控所述系 统内的压力，所述状态被提供给SBMS/VCS系统。具体地，压力开关检 测主空气阀输出的空气压力，并且可被设置用来检测确认正确的阀操作所 需要的最小压力。
在操作中，在加载车辆后，通常要求乘客将座椅安全带舌状物12插 入相关的座椅安全带接收器16，所述座椅安全带舌状物12通过带网10 连接至弹簧加载盘34。在卸载时，乘客压下接收器16的弹簧加载释放按 钮40，以从接收器16中卸下舌状物12，使它们从乘客约束系统中解除出 来。其间，驾乘操作者接收来自各个座椅安全带的状态的系统指示，并且 能够手动制控所述系统的自动操作，如此后所述的，以锁紧和解锁接收器 16。因此，驾乘操作者可使用所述系统验证，由所述系统识别的处于适当 闭锁和锁紧的所有座椅没有被乘客占用。
对于各种约束部件(例如，接收器16和收缩器14)的自动锁紧和锁 紧，所述系统响应由SBMS/VCS所提供的信号。更具体地，通过SBMS/VCS 考虑来自传感器的反馈和/或骑乘中车辆的位置，可以产生所述信号。例 如，SBMS 24可以产生自动锁紧收缩器14的信号，只要相应舌状物传感 器在接收器16内检测到舌状物12。同样地，在VCS 26去除座椅安全带 使能信号时，SBMS 24可产生锁紧所有收缩器14的信号，以及VCS 26 可产生关闭成组腰部安全带收缩器释放阀的信号，从而锁紧所述收缩器 14的两侧。进一步，腰部安全带收缩器锁在VCS座椅安全带使能信号为 导通并且VCS座椅安全带锁紧信号被断开时可以被解锁，在这种情况中 VCS 26激励(也就是，打开)成组腰部安全带收缩器释放阀，当各个带 被检测从接收器中被解锁时，SBMS 24可发送信号以激励(也就是打开) 相应的独立腰部安全带收缩器释放阀，从而允许座位安全带被缩回。
通过更多的具体例子和参考图2，将描述所述系统的事件的示例性 次序。在所述例子中，将会理解，当下面条件发生时，收缩器锁32被锁 紧和解锁：
1)VCS座椅安全带锁信号是导通的-当各个安全带被插锁入接收器 16中，SBMS 24发送关闭相应独立腰部安全带收缩器释放阀的信号；或
2)VCS座椅安全带使能信号是断开的-VCS 26发送关闭成组腰部安 全带收缩器释放阀的信号，以及SBMS 24发送关闭所有独立腰部安全带 收缩器释放阀的信号。
还将会理解，在下面条件发生时，接收器锁38被解锁：
1)VCS座椅安全带使能信号是导通的且VCS座椅安全带锁信号是断 开的-VCS 26发送关闭电磁阀的信号，以及SBMS 24发送关闭所有独立 的接收器锁阀的信号。
最后，可以理解，在下面条件发生时，接收器锁38被闭锁：
1)VCS座椅安全带使能信号是导通的-VCS 26给电磁阀加电(即打 开电磁阀)，SBMS24监测TIP和CIP传感器的变化，当每个接收器被闭 锁时，SBMS24发送信号以打开对应的各个接收器锁阀；或者
2)VCS座椅安全带使能信号是断开的-SBMS 24发送对所有接收器 锁阀解除激励(也就是，打开)的信号。
通过VCS 26将座椅安全带使能命令提供给SBMS 24，并且在所述信 号从低向高变化时SBMS 24监视这个信号开始座椅安全带循环检查。在 所述信号无效时(也就是低的)，SBMS 24关闭对座椅指示器28、收缩器 锁38及接收器锁32的所有输出，如下所述。
现在转向图2中的说明例，当车辆到达和停放在加载/卸载位置时， VCS 26导通座椅安全带使能信号和关闭锁信号。此时，所有接收器16由 SBMS 24和VCS 26解锁。以这种方式，每个乘客可按压接收器16上的 乘客释放按钮40，所述按钮释放舌状物12，因此座椅安全带自由地通过 收缩器盘缩回，以允许乘客从车辆中卸载。具体地，在每个接收器16没 有闭锁时，相应的收缩器14将被解锁，允许座椅安全带伸展用于下一个 乘客。
当乘客被载入车辆中时，乘客展开座椅安全带且将舌状物12插入接 收器16。通过所述系统感测相对于接收器16的舌状物12的状态。一旦 全部乘客就座，操作者例如通过使车辆前进而对系统发出希望开始行驶的 信号。作为响应，VCS 26导通座椅安全带锁命令，并且已经具有插入的 舌状物12的接收器16将由SBMS 24锁紧，作为对应的腰部安全带收缩 器14。所有其它的接收器16和收缩器14在它们没有插入的舌状物12且 没有闭锁之前可保持为解锁。应该指出，SBMS 24监视传感器的变化，以 有效确认它们正确地工作且确定接收器16的状态。为了使传感器有效， 例如，必须检测到在锁紧循环之间舌状物12被去除并且重新被插入接收 器16中的操作发生过至少一次。当SBMS 24确定接收器16已经正确地 被闭锁和锁紧，指示所述状态的信号可被发送至ODP，用于向骑乘操作 者提供锁紧状态标示。因此，没有扣住或没有完全插入舌状物的座椅将不 会具有适当的标示，从而通知操作者需要协助乘客。类似地，SBMS 24 可产生指示座椅安全带故障状态的信号，例如确定的传感器故障，这被发 送给ODP，用于向操作者提供故障状态标示。
此时，如果乘客想换座位或座椅安全带有问题，则操作者可使用手动 座椅安全带解锁开关42来解锁所有座椅安全带。然后，可向乘客发出指 令，通过压下座椅安全带释放按钮40释放他们的座椅安全带，从而允许 乘客重新坐在不同座椅和/或再次扣住它们的座椅安全带。一旦手动座椅 安全带解锁开关42被释放，所有的座椅安全带可重新被锁定。
此时，操作者可开动车辆进入行驶中。然而，如果在所述系统内有故 障，VCS 26将禁止移动。反之，行驶进行，进而VCS 26关闭座椅安全带 使能，接下来关闭用于释放收缩器14的电源和解锁接收器16-全部接收 器16和收缩器14将因此被锁紧，不管它们是否被闭锁。此时，SBMS 24 还可产生关闭全部座椅状态指示器部件28的信号。
在车辆返回卸载/载入位置的情况下，VCS 26打开座椅安全带使能， 所述座椅安全带使能关闭收缩器和接收器锁的电源并且使能状态指示器 部件28。在SBMS 24可解锁所有接收器锁的情况下，VCS 26还关闭座椅 安全带锁紧命令。如前面所提到的，所述系统可监视在解锁期间各个传感 器状态的变化，以确认传感器正在正常工作。在连续的周期中保持为空的 座椅处，在锁紧命令被接通和关断时，只有锁紧传感器将改变。
在行驶中，接收器传感器可被进一步监视，用于提供在确定车辆状态 时有用的反馈，从而允许进一步对行驶操作进行控制。
如所提及的，手动座椅安全带解锁开关42(例如，两位弹簧恢复菌 形按钮)可由VCS 26提供和监视。在车辆首先被加电时，全部座椅被使 能和锁紧，意味着如果它们没有闭锁则它们可从收缩器14中被拉伸出来， 而在闭锁的情况下或开始运动的情况下立即被锁紧。因此，手动座椅安全 带解锁开关42可被用于制控所述系统的有故障状态，优选在车辆没有移 动的情况下被提供。
为了检查腰部安全带收缩器，可提供收缩器测试开关44。作为例子， 这个测试开关44可具有三个位置，也就是“Off”、“A”和“B”。在“Off” 位置，座椅安全带工作正常，以及这个位置应当要求对应正常行驶操作。 在“A”位置，将空气供给给由成组腰部安全带收缩器释放阀控制的锁紧 爪组件32以使它们解锁。同时，VCS 26将座椅安全带使能命令移至SBMS 24，以使独立受控的锁紧爪组件32保持锁紧，也就是，这是移除使能时 SBMS 24的故障响应。这有效地使每个收缩器14上的一个锁紧爪组件32 被锁紧且其它的被解锁。在“B”位置，VCS从成组锁紧爪组件32中去 除空气，也就是经过成组腰部安全带收缩器释放阀的控制，以锁紧所述锁 紧爪组件32且将座椅安全带使能命令提供给SBMS 24及从SBMS 24中 将座椅安全带锁紧命令移除，以使独立受控的锁紧爪组件32被解锁-这 是应用使能和去除闭锁时对SBMS 24的故障响应。因此，在“B”位置， 腰部安全带收缩器锁紧爪组件32呈现测试模式“A”的相反状态，在“A” 或“B”测试模式中，腰部安全带收缩器14的仅仅一侧将被解锁。以这种 方式，收缩器操作可被手动检查有效确认。
车辆在座椅安全带正常被解锁的车站中时，或者选择手动座椅安全带 解锁开关42而车辆被停止在行驶道路上的任意位置时，可以触发收缩器 测试模式。在所有其他时间，收缩器测试开关44可以被忽略，以及座椅 安全带收缩器14被允许正常操作。再者，如果测试开关被确定处于无效 位置，则可以由VCS 26产生消息。进一步，任一收缩器测试模式被激活 时，SBMS 24将处于座椅指示器部件28没有指示有效座椅安全带的状态， 例如，将处于表示故障或没有闭锁座椅安全带的状态中。
为了指示座椅安全带的状态，ODP可提供采用表示状态的可视和/或 声音发射形式的标示。作为例子，不同颜色、不同声音、不同光发射模式 等可被用于表示座椅安全带的不同状态或状况。在说明例中，座椅安全带 指示器28利用两个不同闪光速率来指示相应的状态。在这种情况中，快 的闪光速率，例如2.5Hz可被用于指示座椅安全带被闭锁和锁紧，以及所 有接收器传感器因座椅安全带使能信号被打开而变化，也就是，相应的座 椅安全带已经被正确地闭锁和锁紧。同样地，慢的闪光速率，例如0.5Hz 可被用于指示座椅安全带具有故障状况。没有照明的状态部件28可另外 被用于指示座椅安全带没有被闭锁。当故障状态被标示信号时，剩余座椅 状态指示部件28可被关闭，从而只是有故障的座椅安全带将唤起操作者 的注意。状态状况还可提供给例如手持消息显示。
如根据附图将进一步清楚的是，所述部件可被另外配置用于不同应 用，同时保留几个共用部件。例如，图5和6分别说明具有厚舌状物和宽 舌状物的收缩器座椅安全带。在图8和9中分别说明了用于厚舌状物和宽 舌状物座椅安全带的协同操作的接收器。更进一步，接收器可设有单个锁 紧爪组件，如图7和10所示，或者具有双气动锁紧爪组件，如图8和9 所示。使用双锁紧爪组件时，可通过处于锁紧爪组件的成组部件中的每个 的上游处的单个阀或者独立的可控制阀，将空气供给各个接收器的多余锁 紧爪组件。更进一步，如图8和9所示，接收器中两个、冗余锁紧爪组件 的使用还需要使用双CIP传感器20，用于将反馈提供给SBMS 24。
因此，已经描述了自动防止故障的乘客约束系统。然而，尽管已经详 细描述和说明了具体例子，但是本领域技术人员应当清楚，考虑到披露内 容的整体教导，可以实现对这些细节的各种改变和替换。例如，各种众所 周知的可控制的锁紧机构可以取代仅作为例子表述的可气动触发锁紧爪 组件。因此，披露的具体结构意味着仅仅为说明性的，不作为对本发明的 范围的限制，本发明的范围由附属的权利要求及其等同方案来限定。