CN106087796A - 一种悬浮式的道路施工区预警装置及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及道路交通控制与管理技术领域，更具体地涉及一种悬浮式的道路施工区预警装置及预警方法。悬浮式的道路施工区预警装置包括气球装置，该气球装置设有闪烁灯组，气球装置底端通过绳索和伸缩杆与底座相连。本发明提供的悬浮式的道路施工区预警装置及预警方法，以摩擦力、整个固定装置自重和伸缩杆自身刚度来抵抗侧向风力等外力所造成的扭矩和位移；并通过基座自身材料强度抵抗支架尾端弯矩，保证支架不产生相对移动和形变。

Description

一种悬浮式的道路施工区预警装置及预警方法

技术领域

本发明涉及道路交通控制与管理技术领域，更具体地涉及一种悬浮式的道路施工区预警装置及预警方法。

背景技术

随着“以人为本、低碳交通”的理念在现代交通发展中愈发深入人心，行车安全与交通畅通已逐渐成为全社会关注的热点问题。在高速公路或城市道路中，道路施工时有发生，从而影响车辆正常行驶甚至威胁行车安全，这可能导致：在交通流量较大时，后方车辆不能及时换道造成交通拥堵加剧；在流量较小时，往往行车速度快，后方车辆不能及时避让造成连环追尾等二次交通事故。

现阶段，在道路施工中，采取的规避事故的方式是在施工路段前方的中央分隔带或路肩上设置临时警示标志，如“前方施工”、“向左(右)改道”等。但由于临时标志较矮，易被车辆遮挡，导致后方跟随的车辆无法及时得到预警，并做出正确的变道行为，容易威胁行车安全。

在城市道路中，因预警不明确而引起的行车拥堵及行车事故同样值得关注，后方司机常常因不清楚前方实际交通情况而盲目变道，导致拥堵加剧，甚至会发生诱发刮擦、碰撞等事故。为了克服以上缺陷，本专利提出了一种悬浮式的施工路段车辆预警装置，能够有效解决上述问题，做到及时预警并且扩大示警范围，可有效缓解道路施工引发的交通拥堵并尽可能地避免二次事故发生。

发明内容

本发明针对上述存在的问题提供了一种悬浮式的道路施工区预警装置及预警方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的悬浮式的道路施工区预警装置，包括气球装置，该气球装置设有闪烁灯组，气球装置底端通过绳索与底座相连。本悬浮式的道路施工区预警装置主要从悬浮时间、及时预警、可视性和可操作性这几方面综合考虑，采用高压氦气瓶为气球充气。气球选用聚乙烯塑料材质，密闭性好，能较长时间的保持气体不漏气且自重较轻；气体选用氦气，密度小，且氦气化学性质非常稳定，不会发生爆炸。闪烁灯组用高亮度黄色LED闪烁灯组，将LED灯组置于气球内部，打开开关，LED灯组即可不断闪烁，且LED灯组具有环保、节能、寿命长、抗震动冲击性能好等优点，能有效提示后方车辆注意避让，起到及时预警的效果。

本设计采用新型节能锂电池为系统供电。锂电池具有节能、循环寿命长、耐高温、体积小、重量轻、无污染等优点，且能带动若干个LED灯组。

本发明所述的悬浮式的道路施工区预警装置，所述的气球装置的底端连接部分由绳索和伸缩杆共同组成，气球底端连接绳索，绳索底端设有伸缩杆，伸缩杆底端基座，绳索与伸缩杆上部的搭扣相连接。本发明所述的悬浮式的道路施工区预警装置，所述的基座为Y字型基座，Y字型基座于上部的伸缩杆刚性连接。

本发明所述的悬浮式的道路施工区预警装置，所述的预警方法如下：

1)当道路施工占用行车道时，升起气球装置；

2)打开电源开关，气装置内LED闪光灯闪烁；

3)安装好基座，伸长伸缩杆；

4)调整气球装置下方的绳索长度，使之固定在伸缩杆上端搭扣上。

本发明所述的悬浮式的道路施工区预警装置的预警方法：步骤1)中气球装置装置安装在施工渐变段终止处后方10-20m处。

本发明所述的悬浮式的道路施工区预警装置的预警方法：所述的气球装置成飞艇形，体积为1m³，其内填充氦气。

本发明所述的悬浮式的道路施工区预警装置的预警方法：所述的气球装置内闪烁灯组为LED发光灯组，由外置电源供电。

本发明所述的悬浮式的道路施工区预警装置的预警方法：气球高度由车速与跟车距离共同确定，通过如下公式计算气球高度：

$h_3=h_1+\frac{(h_2-h_1)(L_1+L_2+L_3)}{L_1}$

本发明所述的悬浮式的道路施工区预警装置的预警方法：绳索长度可调节，可在不同风速情况下的建议高度之间变化。

有益效果

本发明提供的悬浮式的道路施工区预警装置及预警方法，以摩擦力、整个固定装置自重和伸缩杆自身刚度来抵抗侧向风力等外力所造成的扭矩和位移；并通过基座自身材料强度抵抗支架尾端弯矩，保证支架不产生相对移动和形变。

本发明提供的悬浮式的道路施工区预警装置及预警方法，通过Y字型支架预先规定的角度保证支架首端不伸出施工所占车道空间，且能增加整个装置的稳定性。

本发明提供的悬浮式的道路施工区预警装置及预警方法，其气球与底座连接部分由绳索和伸缩杆共同组成，由于侧向风力等外力作用，既可避免连接部分全为伸缩杆使杆端产生较大扭矩与位移的缺陷，又可避免连接部分全为绳索产生较大侧向位移而使气球偏移到其他车道的弊端。

本装置成本低廉、经济适用、绿色环保、简便易携、外形美观大方、使用效果良好，其耗材少、耗能低，能有效缓解施工路段交通拥堵现象，减少交通事故的发生，充分体现了“低碳交通”及“和谐交通”的设计理念。

附图说明

图1是本发明的气球装置结构示意图；

图2是本发明的气球高度计算示意图；

图3是本发明的结构示意图；

图4是施工路段作业区装置安放地点示意图；

图中1是飞艇形气球、2是黄色LED闪烁灯组、3是绳索、4是伸缩杆、5是Y字型基座6是搭扣、7是路障三角锥、8是悬浮标志在风力作用下的实际影响范围、9是临时交通标志、10是施工工作区。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围：

如图所示：发明的技术方案是：施工路段悬浮式车辆预警装置，包括四个模块，分别是：悬浮模块、提示模块、电源模块和固定模块。

第一部分：悬浮模块

本设计主要从悬浮时间、及时预警、可视性和可操作性这几方面综合考虑，采用高压氦气瓶为气球充气。气球选用聚乙烯塑料材质，密闭性好，能较长时间的保持气体不漏气且自重较轻；气体选用氦气，密度小，且氦气化学性质非常稳定，不会发生爆炸。

第二部分：提示模块

提示模块部分选用高亮度黄色LED闪烁灯组，将LED灯组置于气球内部，打开开关，LED灯组即可不断闪烁，且LED灯组具有环保、节能、寿命长、抗震动冲击性能好等优点，能有效提示后方车辆注意避让，起到及时预警的效果。

第三部分：电源模块

本设计采用新型节能锂电池为系统供电。锂电池具有节能、循环寿命长、耐高温、体积小、重量轻、无污染等优点，且能带动若干个LED灯组。

第四部分：固定模块

施工装置的固定模块部分由如下两部分组成：

1.连接Y字型基座和伸缩杆。道路施工时，将连接有伸缩杆的Y字型基座放置在施工区渐变段终止处后方10m的路面上，以摩擦力、整个固定装置自重和伸缩杆刚度来抵抗侧向风力等外力所造成的扭矩和位移，以免侧翻，Y字基座每根支架长度应不小于0.5m，支架之间互为120°夹角；并通过基座自身材料强度抵抗支架尾端弯矩，保证支架不产生相对移动和形变。

2.绳索和搭扣。通过轻质抗拉强度大的绳索连接气球和伸缩杆上的搭扣，由于伸缩杆具有一定高度，故绳索的长度可保证气球可以在大部分风速的风力作用下偏移可控的距离。

本发明的目的还在于提供一种施工路段悬浮式车辆预警方法，包括以下步骤：

(1)当道路施工占用行车道时，升起气球。

(2)打开电源开关，气球内LED闪光灯闪烁。

(3)安装好基座，伸长伸缩杆。

(4)调整气球绳索长度，使之固定在伸缩杆上端搭扣上。

施工路段悬浮式车辆预警方法，特征在于，具体要求有悬浮持续时间长、预警效果好、抵抗风速等外界环境干扰能力强、信息传递速度快、电源续航时间长、装置简便易携、低碳环保、经济适用等。根据要求，本装置悬浮模块选用气球和高压氦气瓶，提示模块采用LED闪光灯组，电源模块采用高储能且重量轻的锂电池，固定模块选用Y字型基座、高强度伸缩杆、搭扣及绳索。电池模块与提示模块通过绳索内导线及开关构成回路，使用时，将装置安装在施工区渐变段终止处后方10m处。

参数的确定：

1.气球高度的确定：

气球上升高度具体计算说明如下：(各变量意义见图2)

高速公路大车众多，为避免小车被大车遮挡，悬浮高度必须满足最小悬浮高度h₃，由于高速公路车速较快，故本实施例采用高速公路路段施工为研究对象，由此可保证城市道路施工时该气球高度同样满足后车视线要求。

综合考虑实际道路交通条件，以及大车行驶速度，根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》规定，高速公路上当车速超过100km/h时，需与同车道前车保持100m以上的距离。由于前车司机观察到障碍物时存在一定的反应时间，故L₃取60m，L₁取100m。

前车长度的确定取重型货车为研究对象，可取重型货车长度取其平均值L₂＝7.85m。小汽车司机视野高度h₁＝1.2m，遮挡车高度h₂＝4.0m。

不同车速等级的高速公路气球高度的确定公式为：

计算得h₃为5.8m，故气球高度需高于5.8m才能满足后车司机视线要求。

2.绳长的确定：

(1)风力的计算：

根据空气阻力计算公式：

$F=\frac{1}{2}{\mathrm{C\ρSV}}^2$

式中：C为空气阻力系数，该值通常是实验值，和物体的特征面积(迎风面积)，物体光滑程度和整体形状有关，根据气球外形取0.5；ρ为空气密度，正常的干燥空气可取1.293kg/m³，特殊条件下可以实地监测；S物体迎风面积；V为物体与空气的相对运动速度，当计算风力时，V为风速。

(2)取气球体积为1m³，迎风面积0.5m²，气球自重与闪烁灯组重约200g，可提供的净浮力约为F_浮＝9.8N；为避免影响相邻车道的行车安全允许气球水平方向最大偏移距离为1.6m，此时，绳长与风力的关系为：

计算绳长为综合侧向风力、车间距、净浮力等方面考虑，允许偏移距离为1.6m时，不同风力下绳子可自由伸长的最大长度，考虑到高速公路交通标志牌设置高度不得低于5.5m,后车司机视线要求气球高度不低于5.8m,故不同风力下，绳长与风速的关系和气球高度建议值如下表所示：

风速v(m/s)	4	5	6	7
					侧向风力F风(N)	2.60	4.06	5.85	7.96
绳长L(m)	6.24	4.18	3.12	2.54
					气球高度建议值(m)	5.8-9.74	5.8-7.68	5.8-6.62	5.8-6.04

实施例一：

(一)气球的具体参数如下：

气球选用飞艇形，既能增大可视面积，又能减小侧向风压。

(1)气球体积为1m³，最大迎风面半径0.4m，迎风面积0.5m²。(2)假设使用时风速为5m/s，气球悬浮高度取7m。

(二)Y字型基座参数：每根支架长1.5m，三根支架之间的夹角为120°、120°、120°。

(三)根据绳索长度计算公式，绳索长度为3.5m，伸缩杆长3.5m。支架、伸缩杆与绳索长度见图3。

(四)LED灯组选用黄色LED闪烁灯构成。

(五)本装置在道路施工区的平面布置图如图4所示。

Claims (9)

1.一种悬浮式的道路施工区预警装置，其特征在于：包括气球装置，该气球装置设有闪烁灯组，气球装置底端通过绳索和伸缩杆与底座相连。

2.根据权利要求1所述的悬浮式的道路施工区预警装置，其特征在于：所述的气球装置的底端连接由绳索和伸缩杆共同组成；气球底端连接绳索，绳索底端设有伸缩杆，伸缩杆连接基座；伸缩杆的上部设有搭扣，绳索与伸缩杆上部的搭扣相连接。

3.根据权利要求2所述的悬浮式的道路施工区预警装置，其特征在于：所述的基座为Y字型基座，Y字型基座与上部的伸缩杆刚性连接。

4.利用上述权利要求1至3任意一项所述的悬浮式的道路施工区预警装置，其特征在于：所述的预警方法如下：

1)当道路施工占用行车道时，升起气球装置；

2)打开电源开关，气装置内LED闪光灯闪烁；

3)安装好基座，伸长伸缩杆；

4)调整气球装置下方的绳索长度，使之固定在伸缩杆上端搭扣上。

5.根据权利要求4所述的悬浮式的道路施工区预警装置的预警方法，其特征在于：步骤1)中气球装置装置安装在施工渐变段终止处后方10-20m处。

6.根据权利要求4所述的悬浮式的道路施工区预警装置的预警方法，其特征在于：所述的气球装置成飞艇形，体积为1m³，其内填充氦气。

7.根据权利要求4所述的悬浮式的道路施工区预警装置的预警方法，其特征在于：所述的气球装置内闪烁灯组为LED发光灯组，由外置电源供电。

8.根据权利要求4所述的悬浮式的道路施工区预警装置的预警方法，其特征在于：气球高度由车速与跟车距离共同确定，通过如下公式计算气球高度：

$h_3=h_1+\frac{(h_2-h_1)(L_1+L_2+L_3)}{L_1}$

9.根据权利要求8所述的悬浮式的道路施工区预警装置的预警方法，其特征在于：根据风速，利用可调节长度的绳索升高或降低气球高度。