交通錐自動收放裝備設計與應用研究

夏冉 李國銘 劉錦翼

摘要：高速養(yǎng)護作業(yè)任務日益繁重，現(xiàn)場安全要求高，因此提高現(xiàn)場的機械化程度是大趨勢。目前，國內(nèi)在公路養(yǎng)護作業(yè)時交通錐的擺放與回收均采用人工操作，尚缺少自動收放設備。傳統(tǒng)的人工擺放和回收不僅作業(yè)速度慢，安全危險性高，因此本文對現(xiàn)場交通錐自動收放裝置進行設計和驗證，對提高工作效率和安全取得了很好的效果。

【關鍵詞】公路;交通錐;自動收放;裝備

高速公路是國家的基礎設施，隨著高速公路營運里程的增加，已通車高速公路的維修養(yǎng)護工作日益繁重，高速公路養(yǎng)護機械化勢在必行。

目前，高速公路日常養(yǎng)護作業(yè)時擺放及回收交通錐主要是由人工操作完成的，存在“作業(yè)速度緩慢、作業(yè)危險性高”的問題。因此，江蘇現(xiàn)代路橋有限責任公司與南京晨光集團有限責任公司共同提出研制一種新型交通錐收放設備來代替人工。

1.交通錐自動收放機整體設計

1.1方艙設計

本次擬研制的交通錐自動收放機由方艙、收放錐裝置、電控系統(tǒng)等組成。

方艙（如圖1）用于存放日常養(yǎng)護作業(yè)所需的交通錐、護欄板、隔離柵、立柱、專用工具等物品，方艙上設置四條支腿，用于支撐設備，使之在不工作時可以與汽車底盤分離并單獨放置。

1.2收放錐設計

收放錐裝置（圖2）是交通錐自動收放機樣機的核心功能部件，主要用于實現(xiàn)交通錐的自動布放及自動回收功能。收放錐裝置包括傾角輸送機和移動機構，輸送機用于將設備上的交通錐傳送到路面或?qū)⒙访娴慕煌ㄥF收起。特別設計了移動機構，驅(qū)動輸送機左右移動，同時連接方艙及輸送機。

1.3電控系統(tǒng)設計

電控系統(tǒng)用于控制設備上的各個執(zhí)行元件，包括控制起豎電動缸、推桿電機、移動電機等，同時配置一個3kW的柴油發(fā)電機，可以同時輸出兩路220V電源，當日常養(yǎng)護施工時可以為攜帶的切割機等工具提供電源。

交通錐自動收放機樣機整機操作均由電氣系統(tǒng)完成。該系統(tǒng)由3kW柴油發(fā)電機提供動力，由控制器、傳感器、開關、電纜等組成。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)交通錐自動收放機樣機的展開撤收、作業(yè)范圍的左右控制、緊急停止控制等功能。

2.交通錐自動收放機性能驗證

經(jīng)過交通錐自動收放樣機的研制試驗，交通錐的自動布放、回收這一核心功能已經(jīng)得到驗證。因此關于廠內(nèi)試驗部分，主要為調(diào)試汽車行駛速度與收（放）錐速度的匹配并獲取最佳經(jīng)驗數(shù)據(jù)，通過試驗，我們得出如下的速度匹配表（汽車行駛速度5km/h）：

3.工程應用

交通錐收放機研制出來后，為了進一步驗證現(xiàn)場使用效果，共進行了三次現(xiàn)場試用：

3.1第一次現(xiàn)場試用

2018年6月7日，交通錐收放機在寧杭高速公路上行K2065-K2068段落進行第一次路試。首先進行的是交通錐的自動擺放試用。裝置安裝在雙排貨車上，車每向前走幾步，就從車上穩(wěn)穩(wěn)地滑出一個交通錐，所有的交通錐都擺放在一條直線上，幾分鐘過后，70個交通錐全部擺放完畢，效果非常顯著，節(jié)省了人力并提高了工作效率。

接著進行交通錐自動回收試用。但是在試驗中發(fā)現(xiàn)，擺臂撥桿的受力面積過小，導致在撥桿撥到交通錐的時候，交通錐發(fā)生形變，沒有產(chǎn)生整體小角度傾斜，從而無法通過傳送帶回收到車內(nèi)。針對該問題，經(jīng)過探討，增大了擺臂撥桿的受力面積，同時調(diào)整傳送帶的匹配傾斜角度，使交通錐可以在盡可能小的傾斜角度內(nèi)更容易進入傳送帶。

3.2第二次現(xiàn)場試用

通過對第一次高速公路試驗中發(fā)現(xiàn)的問題進行改進，2018年6月24日進行第二次道路測試，本次試驗段落為上行K2058-K2061之間，本次試驗整體情況良好，在擺放和回收的過程中有個別交通錐卡頓的情況，技術人員通過現(xiàn)場檢查，判斷為控制擺臂撥桿的傳感器存在感應不靈敏情況，需更換靈敏度更高的傳感器。同時對其他小瑕疵問題一并處理調(diào)試，將各部件協(xié)調(diào)性調(diào)試到最佳狀態(tài)。

3.3第三次現(xiàn)場試用

2018年6月27日進行第三次路試，經(jīng)驗證，該交通錐收放機運行情況良好。

4.結束語

經(jīng)過反復試驗，該裝置特別適合長距離施工區(qū)域交通錐的擺放及回收。例如在高速公路中分帶綠化修剪等單次施工需要擺放幾公里交通錐，施工時間往往超過6小時，該裝置在擺放及回收交通錐的過程中不僅有效增加了工作效率，也極大的降低人工作業(yè)時的安全隱患。

同時在交通堵塞、安保任務、惡劣天氣等情況下交警部門會要求養(yǎng)護單位配合擺放交通錐進行交通分流，該裝置兼具了快速擺放、回收交通錐和有效降低安全隱患的優(yōu)勢。

【參考文獻】

[1]崔龍飛，張龍，馬大為， 等.某路錐收放車回轉(zhuǎn)升降機構有限元分析與結構優(yōu)化[J].機床與液壓，2014，（3）：142-147.

[2]葉亞昌.交通路錐收放箱機構設計與動態(tài)特性研究[D].江蘇：南京理工大學，2015.

[3]杜晨健.基于圖像處理的交通錐識別與定位算法研究[D].河南：鄭州大學，2017.