一種智能道路護欄的設(shè)計

王文博，趙俊紅，張海燕，馬曉曙

（山東華宇工學(xué)院 ，山東 德州 253000）

0 引言

現(xiàn)由于城市的擴大，人口劇增，人們上班工作的地方和居住的地方相隔很遠是極為普遍的現(xiàn)象。因此導(dǎo)致了在上下學(xué)，上下班高峰時段主干道路雙向交通量分布嚴重不均衡，即單向擁堵。交通工具機動化程度不斷提高，而傳統(tǒng)的城市交通系統(tǒng)并不能解決這種現(xiàn)實問題。因此，“流量高峰期”的交通堵塞成為了困擾各個城市的難題。流量高峰期擁堵在時間和區(qū)域具有很強的規(guī)律。如果解決流量高峰期擁堵的交通僅靠交通信號燈的變化來指示，會使駕駛員行錯車道，造成車禍。因此，設(shè)計一款智能自動開關(guān)道路隔離護欄，可以根據(jù)人流量、車流量的變化自主監(jiān)測進行開關(guān)隔離道路的開合。設(shè)計緩解交通問題的同時比傳統(tǒng)的道路護欄結(jié)構(gòu)簡單降低物力成本的投入，對城市交通基礎(chǔ)設(shè)施有了顯著改善[1]。

1 智能道路護欄的機構(gòu)設(shè)計

1.1 道路隔離護欄的現(xiàn)狀

為保證道路交通安全，城市道路一般設(shè)置有道路隔離護欄，目前的道路隔離護欄均為固定式護欄。當需要移動道路隔離護欄時，借助采用機械操作才能將其移走。

1.2 道路隔離護欄簡介

裝置是一種自動開關(guān)道路隔離護欄，可以定時打開或關(guān)閉，可以使用在需要經(jīng)常打開或關(guān)閉的特定路段或路口。例如，在學(xué)校、醫(yī)院、機關(guān)單位、小區(qū)等人員密集的路段或路口，每天上下班高峰時，可以將門口道路中心的隔離護欄設(shè)置為打開狀態(tài)，而在其他時段可以將隔離護欄設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)，既方便群眾出行，又保證交通安全，同時提高通行效率[2]。隔離護欄整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 隔離護欄整體結(jié)構(gòu)

1.3 道路護欄實施原理

該裝置涉及交通設(shè)施技術(shù)，尤其涉及一種道路隔離護欄。該道路隔離護欄包括：第一護欄、第二護欄（與第一護欄可滑動連接，道路隔離護欄具有第二護欄朝向第一護欄移動的打開狀態(tài)和第二護欄背向第一護欄移動的關(guān)閉狀態(tài)）以及驅(qū)動機構(gòu)（與第二護欄傳動連接，用于驅(qū)動道路隔離護欄在打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間切換）。本實施例中通過驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動第二護欄朝向或背向第一護欄移動，以使道路隔離護欄打開或關(guān)閉，替代傳統(tǒng)的全部固定式護欄，在需要打開或關(guān)閉道路護欄的路段可以便于護欄的打開以允許車輛通行或關(guān)閉以阻斷交通，結(jié)構(gòu)簡單，易安裝，易維護，節(jié)省人力，提高工作效率，保證交通安全，提高了通行效率[3]。圖1中，護欄2為固定護欄，安裝好以后不能移動?？缮炜s護欄1可以自動伸縮。護欄1底部安裝有滾輪7，滾輪與地面接觸，護欄1安裝有驅(qū)動電機4，電機4驅(qū)動滾輪7，實現(xiàn)護欄的伸縮。護欄1與護欄2通過滑軌5結(jié)合到一起，起到穩(wěn)定護欄1的作用。定時器3可以設(shè)置護欄的打開與閉合時間。感應(yīng)器8自動感應(yīng)附近車輛，防止車輛通過時誤撞車輛。太陽能電池板6可以為蓄電池9蓄電，同時為系統(tǒng)提供電力供應(yīng)。伸縮護欄1在伸出狀態(tài)時，關(guān)閉路口，起到阻斷交通的作用；伸縮護欄1在縮進狀態(tài)時，打開路口，車輛可以通行。

（1）自動伸縮護欄的顯示器結(jié)構(gòu)。自動伸縮護欄的顯示器結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。自動伸縮護欄的顯示器的上半部分為LED顯示屏，顯示護欄的開放時間。下半部分為控制面板，通過控制面板可以設(shè)置護欄開放時間。

圖2 自動伸縮護欄的顯示器結(jié)構(gòu)

（2）自動伸縮護欄的電機4和滾輪7結(jié)構(gòu)示意圖及工作原理自動伸縮護欄的電機4和滾輪7結(jié)構(gòu)示意圖及工作原理，如圖3、4所示。

圖3 電機與滾輪工作原理前視圖

圖4為電機與滾輪工作原理剖面圖，右圖為電機與滾輪工作原理前視圖。具體技術(shù)方案如下：電機4-2加電后轉(zhuǎn)動，帶動電機齒輪4-4轉(zhuǎn)動，電機齒輪通過鏈條4-5帶動滾輪的齒輪7-2轉(zhuǎn)動，滾輪齒輪帶動滾輪7-1轉(zhuǎn)動。4-1為電機保護殼。4-3為電機固定架。滾輪7-1為對稱結(jié)構(gòu)，兩個滾輪通過軸7-5和滾珠軸承7-4連接在一起。電機通過正向與反向轉(zhuǎn)動，帶動滾輪正向與反向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)護欄的伸出與縮進。

圖4 電機與滾輪工作原理剖面圖

（3）伸縮護欄的蓄電池儲電供電原理。伸縮護欄的蓄電池儲電供電示意圖見圖5。蓄電池安裝在固定護欄的中空欄桿內(nèi)，通過電池連線（9-1）（9-2）（9-3）（9-4）分別與太陽能電池板、定時器、電機、感應(yīng)器連接，給各部件供電。

圖5 蓄電池儲電供電圖

2 設(shè)計的創(chuàng)新性

設(shè)計的智能護欄在性能和所需的適用范圍、經(jīng)濟環(huán)保性等多個方面都與傳統(tǒng)的護欄有了很大的改進和優(yōu)化，極大方便人群，智能道路護欄與傳統(tǒng)攝護欄的比較表1。

表1 智能道路護欄與傳統(tǒng)護欄的比較

3 智能護欄的發(fā)展方向和趨勢

城市化進程不斷加快的當下，道路自動開關(guān)護欄的發(fā)展主要集中在以下幾個方面：道路管理規(guī)劃更加完善，多層次或立體[4]。 交通文明程度正在逐步提高。因此，路途護欄將朝著“智能化、美觀化”、“安全化、環(huán)保型、經(jīng)濟耐用型”的方向發(fā)展。

“美觀性”：一個美麗的城市離不開身邊每一個風(fēng)景線，路途護欄的外觀應(yīng)美觀大方，與現(xiàn)有交通標志相得益彰，起到成為城市風(fēng)景線的作用。

“智能化”：路途護欄應(yīng)具有自動監(jiān)控、警示等功能，提醒司機留意周圍環(huán)境，同時提醒行人留意防止行人過街，對今后預(yù)防事端起到積極作用。

“環(huán)境保護”：路途護欄在生產(chǎn)、裝置、運用和保護過程中應(yīng)無污染，以到達環(huán)境保護的目的。

“經(jīng)濟耐用型”：路途護欄長期運用時應(yīng)承受不同的環(huán)境污染，路途護欄應(yīng)遵循“輕、巧、美”的規(guī)劃原則，科學(xué)選擇合適的原資料，實現(xiàn)多功能化，下降綜合成本，節(jié)約投資。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的自動開關(guān)道路護欄可以根據(jù)道路兩側(cè)車流量、人流量情況自動開合。該設(shè)計緩解交通問題的同時降低了人力與物力成本使城市交通基礎(chǔ)設(shè)施有了顯著改善，較好地解決了“流量高峰期”交通擁堵問題，方便了群眾出行，保證交通安全，提高交通運行效率，改善居民的生存環(huán)境。