西部油田公路交通VMS安裝支架設(shè)計(jì)

戶建平　王兵　王文哲　孫代源

摘 要：為了在極特殊路段避免交通事故的發(fā)生，交通VMS支架成為了不可或缺的道路交通設(shè)施，尤其是在我國西部地區(qū)，由于光照充足，光照日時(shí)數(shù)長，以利用太陽能供電形式的交通VMS支架應(yīng)運(yùn)而生，但由于目前的太陽能供電交通VMS支架不能根據(jù)不同緯度不同地區(qū)調(diào)節(jié)角度太陽能板的最佳傾斜角度，并且蓄電池的放置大多是以埋地式為主，由于蓄電池使用壽命和易損傷性的限制，不利于蓄電池的及時(shí)維護(hù)和更換。本文通過對現(xiàn)有交通VMS支架設(shè)計(jì)的了解和西部油田作業(yè)區(qū)交通環(huán)境分析，設(shè)計(jì)了一種適用于西部油田公路交通VMS安裝支架，本設(shè)計(jì)支架安裝、使用方便，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：太陽能板 VMS 最佳傾斜角度 低等級公路

中圖分類號：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（b）-0040-02

1 研究背景

現(xiàn)有交通VMS支架主要應(yīng)用于城道路和高速公路市政供充足，支架設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍單一，不能滿足低等級公路的應(yīng)用需求，尤其是我國西部油田作業(yè)區(qū)公路，由于市政供電不足，而光照充足且光照日時(shí)數(shù)長，環(huán)保清潔的太陽能資源得天獨(dú)厚，以利用太陽能供電形式的交通VMS支架需求量大，本文設(shè)計(jì)了一種太陽能供電交通VMS支架能夠根據(jù)不同緯度不同地區(qū)調(diào)節(jié)太陽能板的最佳傾斜角度，并且設(shè)計(jì)了蓄電池放置箱放置于支架下部連同預(yù)埋件安裝在地表，能夠方便蓄電的維護(hù)或更換。

2 西部油田公路交通VMS安裝支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于本文所述交通VMS安裝支架應(yīng)用于我國西部油田作業(yè)區(qū)低等級公路，市政供電系統(tǒng)不完善，但西部地區(qū)光照日時(shí)數(shù)長且光照充足，本文所述交通VMS安裝支架采用光伏太陽能電池板為整個(gè)標(biāo)志系統(tǒng)供電。由于油田作業(yè)區(qū)常有大風(fēng)，為了減小太陽能電池板對大風(fēng)的阻力，將太陽能板安裝在可變信息標(biāo)志牌支柱下方的支架上，太陽能電池板支架用可拆卸抱環(huán)禁箍于支柱下部太陽能支架安裝定位銷處，VMS及其支柱設(shè)計(jì)設(shè)置安裝均符合《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》（GB5768-1999）規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的可變信息標(biāo)志牌設(shè)置安裝高度，在支柱上設(shè)計(jì)標(biāo)志牌安裝高度定位銷，用可拆卸抱環(huán)禁箍于定位銷處。

本系統(tǒng)裝備主要裝配部件包括：太陽能支架、可拆卸式抱環(huán)、支柱整體設(shè)計(jì)。

2.1 太陽能板支架設(shè)計(jì)

太陽能板支架的設(shè)計(jì)主要考慮到太陽能板全年接收到的最大時(shí)長光照以達(dá)到獲取最大光強(qiáng)，太陽能板放置角度是影響其獲取最大光強(qiáng)的重要因素，所以太陽能板安裝時(shí)考慮年最佳傾角大小顯得尤為重要，對傾角大小的主要影響包括：地區(qū)所處緯度、太陽直射輻射和散射輻射的全年變化狀況。目前對于太陽能板安裝所遵循的年最佳傾角大小研究甚多，針對某一地區(qū)最佳傾角的設(shè)置都有相關(guān)資料可查，所以本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的太陽能支架是本著制造工藝簡單，安裝拆卸方便，能夠根據(jù)不同地區(qū)的不同維度和其他影響因素靈活調(diào)節(jié)其安裝角度。

2.2 可拆卸式抱環(huán)設(shè)計(jì)

交通VMS安裝支架由于運(yùn)用地域位置的特殊性，支架整體設(shè)計(jì)和各部件的設(shè)計(jì)都本著有利于安裝和便于拆卸維修的原則進(jìn)行設(shè)置設(shè)計(jì)的。對交通VMS安裝支架上的VMS和太陽能電池板支架安裝并定位于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高度位置，為了更加合理的安裝固定可變信息標(biāo)志牌和太陽能支架，本文設(shè)計(jì)了一種可拆卸式抱環(huán)，該抱環(huán)能夠根據(jù)支柱直徑的大小和各模塊支架與支柱的貼合所占用的空間來調(diào)節(jié)抱環(huán)直徑，以達(dá)各種安裝條件下的實(shí)用性，為了能夠在特殊的環(huán)境條件下安裝禁錮方便，本文所設(shè)計(jì)的可拆卸式抱環(huán)加緊方式可采用螺紋規(guī)格為M10的手動(dòng)類扳手或型號規(guī)格為PH2型十字螺絲刀，兩種工具都是便攜且易于操作。

2.3 整體支柱設(shè)計(jì)

油田作業(yè)區(qū)公路屬于二級以下公路并且以工程運(yùn)輸車輛和油田巡查車為主，由于作業(yè)區(qū)車輛行駛的時(shí)段性，不構(gòu)成龐大的交通流，路幅狹窄，多是雙向兩車道。本文所述交通VMS安裝支架采用單柱式安裝并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置在路側(cè)，支架固定安裝采用設(shè)置預(yù)埋件的形式，將支柱底部30×30的法蘭與其連接。本文所述交通VMS安裝支架的整體的設(shè)計(jì)主要包括：定位銷銷孔的位置設(shè)置和可變信息標(biāo)志牌穿線孔的位置設(shè)置，定位銷的作用主要是將太陽能板支架和VMS禁錮于支柱上的位置進(jìn)行定位，對于太陽能板支架的定位高度國家沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，本系統(tǒng)對太陽板支架的設(shè)置高度是根據(jù)交通VMS安裝支架所應(yīng)用的地域環(huán)境特點(diǎn)和經(jīng)長時(shí)間實(shí)踐論證所得出的設(shè)置高度，太陽能板支架高度的設(shè)置是依托于規(guī)避作業(yè)區(qū)全年風(fēng)沙平均吹浮高度和減小太陽能板迎風(fēng)對支柱的受力而設(shè)置的定位高度。以中國石油新疆分公司石西油田作業(yè)區(qū)為例，經(jīng)常期實(shí)驗(yàn)測試測得其全年風(fēng)沙平均吹浮高度為1.2m以上，所以本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的太陽能板定位銷設(shè)置高度在50cm和100cm處各一個(gè)，以實(shí)現(xiàn)對太陽能板支架合理的定位。

對于VMS定位銷設(shè)置高度國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)有明確的規(guī)定，系統(tǒng)裝備采用單柱路側(cè)安裝，其安裝高度為200～250cm。作業(yè)區(qū)公路限速40～70km/h，但根據(jù)限速值計(jì)算得到不同形式的交通標(biāo)志尺寸不一，為了交通VMS安裝支架的適用性，對于VMS定位銷的定位高度本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是在200～250cm之間設(shè)置浮動(dòng)定位銷，定位銷可以根據(jù)標(biāo)志牌要求的高度靈活上下浮動(dòng)調(diào)整。

交通VMS安裝支架整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在遵循國家法規(guī)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，本著對油田作業(yè)區(qū)環(huán)境條件的適用性和制造安裝工藝方便的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的。交通VMS安裝支架整體裝配圖如圖1所示。

3 結(jié)語

本文對西部油田公路交通VMS安裝支架進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，對于交通VMS和太陽能板的安裝簡單方便，并且能夠根據(jù)不同緯度不同地區(qū)最佳光照實(shí)現(xiàn)對太陽能板最佳角度的調(diào)節(jié)，蓄電池放置箱的設(shè)計(jì)，既實(shí)現(xiàn)了蓄電池的合理放置，也能夠使得電池的維護(hù)或更換更加方便。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB 5768—1999道路交通標(biāo)志和標(biāo)線[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

[2] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].7版.北京：高等教育出版社，2001.

[3] 朱丹丹，燕達(dá).太陽能板放置最佳傾角研究[J].建筑科學(xué)，2012，28（S2）：277-281.

[4] 張靖，楊云，周佳新，等.山區(qū)低等級公路彎道智能交通路標(biāo)的研究[J].公路，2017，62（9）：203-207.

[5] 姚榮涵，周紅媚，趙勝川.強(qiáng)化交通調(diào)查的交通流理論與仿真教學(xué)研究[J].大學(xué)教育，2019（3）：50-52.