CN107938461A - 一种新型防滑式平交道口用安全防护系统及防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种安全性高的新型防滑式平交道口用安全防护系统及防护方法。所述防护系统包括铺设在铁轨的两侧的主传送平台，铁轨的下表面与振动发电式轨枕连接；主传送带的表面设置纵向凹槽，纵向凹槽内并排设置多个阻力板；火车行驶过平交道口处的铁轨时，带动振动板沿竖直方向往复振动，可将火车的动能转化为电能保存起来，有效节约了能源；当汽车通过平交道口时，同样可以利用铁轨进行发电，提高了发电效果；阻力板与地面之间形成一定角度，提高汽车轮胎与主传送带或辅助传送带之间的摩擦力，保证速度不同的汽车通过平交道口时的减速效果不同，多辆汽车通过平交道口时的速度保持基本一致，提高了汽车通过平交道口的安全性。

Description

一种新型防滑式平交道口用安全防护系统及防护方法

技术领域

本发明涉及道路交通安全保护技术领域，特别涉及一种新型防滑式平交道口用安全防护系统及防护方法。

背景技术

平交道口是指铁路和道路在同一平面上互相交叉的处所。当铁路与道路交叉时，道路交通量不大或没条件设置立体交叉时，应合理合并道路后设置平交道口(简称道口)，一般道口间的距离不应小于2km。交叉时应尽可能正交，不得已斜交时，交叉角也应大于45°，以缩短道口的长度和宽度，要避免小型机动车或非机动车的车轮陷入轮缘槽内。

目前道口处的通行方式是在铁轨两侧的公路附近设置栏杆及红绿灯，当没有火车通行时，栏杆收起，汽车可以正常通行，当有火车准备通过时，栏杆放下，同时红绿灯发出警示，使汽车停止通行，火车通过后，栏杆再次收起，汽车恢复通行。

为减少道口事故，对于铁路旅客列车设计时速达140km/h和120km/h的道口，必须设人看守；对于铁路旅客列车设计时速略小，达100km/h和80km/h，但道口年均昼夜折算交通量(道口交付运营第五年)分别大于1万辆和2万辆的道口，也应设人看守。

但是人工看守效率较低，尤其是面对突发情况时难以及时应对，使得上述道口通行方式仍存在以下隐患：汽车通行时，极有可能在道口位置出现汽车交通事故，导致汽车速度降低，如果此时汽车无法快速行驶出平交道口，则可能与火车发生碰撞，这同时也会对火车行驶造成极大的安全隐患，为了有效提高道口交通安全，有必要针对上述隐患设计一种可以确保汽车及火车行车安全的新型防滑式平交道口用安全防护系统。

目前的道口栏杆、红绿灯、报警装置等设备的电源是市电，并没有充分利用火车或汽车经过时的可利用能量，造成了一定程度的能源浪费；尤其是汽车数量较多，应更加注意对汽车行驶能量的回收，经过平交道口时往往根据安全原则会限制汽车的速度保持在某一个较低的值，这使得汽车驾驶员均需要制动减速通行，造成了较大的能量浪费，不同汽车在到达平交道口的入口时其初始速度各不一样，导致经常出现前方车辆急刹车，后方车辆追尾的事故，因此在设计利用汽车行驶能量进行能量回收时，还要考虑针对不同车速的汽车调整能量回收方式，以提高汽车的行车安全。

发明内容

针对上述问题，本发明目的是提供一种安全性高的新型防滑式平交道口用安全防护系统及防护方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种新型防滑式平交道口用安全防护系统，包括铺设在平交道口处、与铁轨相交设置的多条汽车车道；

每条汽车车道中、铁轨的两侧各设置一个主传送平台，主传送平台包括埋设在地下的主支架，主支架上设置多个可相对于主支架旋转的主传送带轮，多个主传送带轮的外侧面与主传送带啮合，主传送带沿汽车车道的纵向方向设置，主传送带的上表面与汽车车道的路面平齐；所述主传送带轮的主转轴的一端外侧面通过一个第一离合器与发电机连接，主转轴的另一端的外侧面通过一个多摩擦片式第三离合器与主电动机连接，发电机、主电动机分别与蓄电池连接；

所述铁轨的两个轨道之间设置辅助平台，辅助平台包括埋设在地下的辅助支架，辅助支架上设置可相对于其旋转的多个辅助传送带轮，多个辅助传送带轮的外侧面与辅助传送带啮合；所述辅助传送带轮的辅助转轴的一端外侧面依次套设多摩擦片式第四离合器、辅助电动机；辅助转轴的另一端外侧面通过一个第一离合器与一个发电机连接；

所述辅助传送带沿汽车车道的纵向方向设置，辅助传送带的上表面低于铁轨的上表面或与铁轨的上表面平齐；所述铁轨的上表面低于汽车车道的表面或与汽车车道的表面平齐；所述辅助传送带与铁轨的内侧面之间设置的间隙可使火车车轮通过；

所述铁轨的下表面与振动发电式轨枕连接，轨枕包括埋设在地下的凹形固定框架，固定框架的槽底上表面分别与缓冲弹簧、减振器、发电套筒各自的下端连接，发电套筒的外侧缠绕发电线圈，所述缓冲弹簧、减振器各自的上端与水平设置的振动板的下表面连接，振动板的上表面与铁轨的下底面连接；所述振动板的下表面还与第一永磁体的上端连接，第一永磁体的下端套入发电套筒内；所述发电套筒的下端内部设置第二永磁体，第一永磁体与第二永磁体相对表面的极性相反；所述发电线圈与蓄电池连接；

所述的主传送带和/或辅助传送带的侧面、沿纵向方向并排设置多个横向通孔，横向通孔内穿入可旋转的齿轮轴，齿轮轴通过轴承安装在主传送带或辅助传送带的横向通孔中，齿轮轴中部的外侧面通过第七离合器与辅助齿轮连接，辅助齿轮两端分别与一个竖直的第一齿条啮合，两个第一齿条上端分别铰接于阻力板下表面两端，第一齿条的下端插入主传送带或辅助传送带外表面的竖直凹槽内，且可沿竖直凹槽上下滑动；阻力板下表面两端分别和两根拉紧弹簧上端连接，拉紧弹簧下端固定在主传送带或辅助传送带的外表面上；

在主传送带轮和/或辅助传送带轮两端外侧各设置一个驱动皮带轮，驱动皮带轮的轴线位于主传送带轮或辅助传送带轮轴线上方，驱动传送电动机带动驱动皮带轮转动，驱动传送电动机与控制器通讯连接，在齿轮轴两端附近的外侧面各套入一个摩擦轮，驱动皮带轮上的传送皮带的外表面与摩擦轮的外表面接触，带动摩擦轮旋转，从而带动齿轮轴旋转；辅助齿轮的两端外侧设置可使其制动的电动卡钳，电动卡钳安装在主传送带和/或辅助传送带外表面设置的凹槽内相应位置；

所述主传送带轮、辅助传送带轮的内部中心位置分别设置第一压力传感器、第二压力传感器；所述第一压力传感器、第二压力传感器、第一离合器、发电机、主电动机、辅助电动机分别与控制器通信连接，控制器还分别与火车上安装的GPS定位仪、火车车速传感器、平交道口附近安装的汽车车速传感器通信连接；所述控制器还分别与设置在平交道口附近的无线信号发送装置、声光报警器通信连接。

优选的，所述汽车车道的车道数为双车道及以上时，位于铁轨同侧同向的多个车道中的主传送平台共用一根主转轴，使铁轨的一侧具有两根主转轴，位于铁轨同侧的两根主转轴之间设置第二离合器；铁轨中同向的多个车道中的辅助平台共用一根辅助转轴，使铁轨的中间具有两根辅助转轴，两根辅助转轴之间设置辅助接合离合器；第二离合器、辅助接合离合器分别与控制器通信连接。

优选的，所述主支架上设置轴承座，轴承座中套入轴承，轴承与主传送带轮的主转轴连接，主支架是埋设在地下的框架式支架，或是混凝土浇筑形成的箱式结构；多个主传送带轮的外侧面与主传送带啮合，所述的主传送带是V型带或同步带。

根据上述的任意一种新型防滑式平交道口用安全防护系统的防护方法，所述的防护方法包括以下步骤：正常监视步骤、预警监视步骤、事故处理步骤；

所述的正常监视步骤为：控制器实时采集GPS定位仪、火车车速传感器发送的火车位置P、火车车速V1，同时采集汽车车速传感器发送的正在通过平交道口的该车的车速V2，并根据P、V1计算出火车行驶至平交道口所需的时间t1及安全时间T0，安全时间T0为火车在V1下紧急制动至停车的时间，火车在安全时间T0内紧急制动至停车后与平交道口保持一个安全距离S0；所述主转轴、辅助转轴各自连接的第一离合器处于接合状态，第三离合器、第四离合器断开，汽车通过平交道口时，轮胎带动主传送带或辅助传送带运动，主传送带带动主转轴旋转，辅助传送带带动辅助转轴旋转，使相应的发电机发电，为蓄电池充电；

所述的正常监视步骤中，控制器还根据V2的大小控制阻力，调整驱动传送电动机旋转，使驱动传送电动机依次带动驱动皮带轮、传送皮带、摩擦轮、齿轮轴、辅助齿轮转动，辅助齿轮使与其啮合的两个第一齿条相互反向运动，则与两个第一齿条铰接的阻力板的一侧抬起，另一侧下降，阻力板抬起的一侧与汽车运动方向相同；

所述的预警监视步骤为：当控制器判断火车行驶至平交道口的时间t1大于安全时间T0且与T0的差值小于某一阈值，则实时接收第一压力传感器发送的压力参数，同时向轨道两侧的汽车发送预警信号；所述的预警信号为声光预警信号和/或无线信号；

当第一压力传感器发送的压力参数表明此时一条或多条汽车车道中的主传送平台和辅助平台上没有汽车，则控制器向火车发送安全信号，火车可保持速度V1通过平交道口；

当第一压力传感器发送的压力参数表明此时一条或多条汽车车道中的主传送平台或辅助平台上仍有汽车，则控制器采集仍在该车道的主传送平台或辅助平台上行驶的汽车的速度V2，并计算汽车驶出平交道口的时间t2，当t2小于t1，说明汽车可正常驶出平交道口，火车可保持速度V1通过平交道口；

当t2大于或等于t1，则进入事故处理步骤；

控制器控制相应车道中的主传送平台和辅助平台中的第一离合器断开，第三离合器、第四离合器接合，然后启动主电动机、辅助电动机，使位于该车道中的主传送带和辅助传送带运动，主传送带和辅助传送带的运动方向与该车道中汽车行驶方向相同，控制器根据V2，及主传送带和辅助传送带的运动速度计算此时汽车驶出平交道口的时间t3，若t3小于t1，则表示在主传送平台和辅助平台的辅助下，汽车可以正常驶出平交道口，火车可保持速度V1通过平交道口；

若t3大于或等于t1，则表示主传送带和辅助平台的运动也无法使汽车安全驶出平交道口，此时控制器向火车发送报警信号，使火车车速减小至V11，V11的值使得t1重新大于t3，以保证火车不与汽车发生碰撞；待车道中的汽车驶出平交道口后，靠近平交道口出口一侧的防护杆旋转至水平，火车恢复速度V1通过。

所述的事故处理步骤中，控制器控制阻力板抬起的一侧与主传送带的运动方向相同。

优选的，所述的事故处理步骤中，若控制器发现多个汽车车道中只有同向车道中仍有汽车，则将第二离合器、辅助接合离合器接合，使同侧反向车道中的多个主电动机同时为一根主转轴提供动力，同侧反向车道中的多个辅助电动机同时为一根辅助转轴提供动力。

优选的，所述的正常监视步骤中，主传送平台和/或辅助平台上经过的汽车的速度V2越大，该主传送平台和/或辅助平台的阻力板的倾斜角度越大。

优选的，所述的事故处理步骤中，当汽车车速传感器采集的参数表明此时该车道中主传送平台或辅助平台上的汽车的车速V2均为0，则对比该车道中轨道两侧的第一压力传感器的大小，以判断故障汽车更接近铁轨的哪一个侧面，控制器将受到压力更大的主传送平台所在的一侧定为主运动方向；主传送带、辅助传送带的运动的方向为朝向主运动方向。

本发明具有以下有益效果：当火车行驶过平交道口处的铁轨时，带动振动板沿竖直方向往复振动，第一永磁体在发电线圈中往复运动，发电线圈中的磁通量发生变化，则发电线圈中产生感应电流，这样可将火车的动能转化为电能保存起来，有效节约了能源；当汽车通过平交道口时，同样可以利用铁轨进行发电，提高了发电效果；阻力板与地面之间形成一定角度，提高汽车轮胎与主传送带或辅助传送带之间的摩擦力，使速度快的汽车受到更大的摩擦力，以保证速度不同的汽车通过平交道口时的减速效果不同，多辆汽车通过平交道口时的速度保持基本一致，提高了汽车通过平交道口的安全性，同时方便了汽车驾驶员的操作。

附图说明

图1为单个汽车车道与铁轨相交的平交道口俯视图；

图2为双向双车道式汽车车道与铁轨相交的平交道口俯视图；

图3为主传送平台与辅助平台结构示意主视图；

图4为振动发电式轨枕结构正视图；

图5为发电套筒结构正视图；

图6为主传送带结构正视图；

图7为图6中放大视图A；

图8为图6的俯视图；

图9为防护立柱结构左视图；

图10为安全防护系统控制电路原理图；

图11为发电套筒结构示意图；

图12为摩擦组件结构示意图；

图13为安全防护系统进行安全防护方法的流程图；

图14为发电轨道结构示意图。

具体实施方式

如图1-图14所示的一种新型多方位保护式平交道口用安全防护系统，包括铺设在平交道口处、与铁轨1相交设置的多条汽车车道3，每条汽车车道3中、铁轨1的两侧各设置一个主传送平台2，主传送平台2包括埋设在地下的主支架21，主支架21上设置多个可相对于主支架21旋转的主传送带轮22，可以是在主支架21上设置轴承座，轴承座中套入轴承，轴承与主传送带轮22的主转轴24连接，也可以将轴承替换为衬套；主支架21可以是埋设在地下的框架式支架，也可以是混凝土浇筑形成的箱式结构；多个主传送带轮22的外侧面与主传送带23啮合，所述的主传送带23可以是V型带或同步带；主传送带23沿汽车车道3的纵向方向设置，主传送带23的上表面与汽车车道3的路面平齐；所述主传送带轮22的主转轴24的一端外侧面通过一个第一离合器25与一个发电机26连接，主转轴24的另一端的外侧面通过一个多摩擦片式第三离合器与主电动机27连接，发电机26、主电动机27分别与蓄电池28连接；

所述铁轨1的两个轨道之间设置辅助平台4，辅助平台4包括埋设在地下的辅助支架41，辅助支架41上设置辅助传送带轮42，辅助传送带轮42与辅助传送带43啮合；所述辅助传送带轮42的辅助转轴44的一端外侧面依次套设多摩擦片式第四离合器、辅助电动机47；辅助转轴44的另一端外侧面通过一个第一离合器25与一个发电机26连接；

所述辅助传送带43沿汽车车道3的纵向方向设置，辅助传送带43的上表面低于铁轨1的上表面或与铁轨1的上表面平齐；铁轨1的上表面低于汽车车道3的表面或与汽车车道3的表面平齐；所述辅助传送带43与铁轨1的内侧面之间设置的间隙可使火车车轮通过；

火车通过平交道口时会对铁轨1产生较大的压力，为了有效利用此时火车的动能，如图4-图5所示的，更好的实施方式是：所述铁轨1的下表面与振动发电式轨枕5连接，轨枕5包括埋设在地下的凹形固定框架51，固定框架51的槽底上表面分别与多个并联设置的缓冲弹簧52、减振器53、发电套筒54各自的下端连接，发电套筒54的外侧缠绕发电线圈55，所述缓冲弹簧52、减振器53各自的上端与水平设置的振动板56的下表面连接，振动板56的上表面与铁轨1的下底面连接；

所述振动板56的下表面还与第一永磁体57的上端连接，第一永磁体57的下端套入发电套筒54内；所述发电套筒54的下端内部设置第二永磁体58，第一永磁体57与第二永磁体58相对表面的极性相反；相当于振动板56悬浮设置在凹形固定框架51上方，火车行驶过铁轨时，其惯性产生的能量传递到振动板56，而振动板56相对于凹形固定框架51上下往复运动，与振动板56连接的第一永磁体57在发电套筒54内上下往复运动，最终使发电线圈55上产生感应电流。

所述发电线圈55与蓄电池28连接；当火车行驶过平交道口处的铁轨1时，带动振动板56沿竖直方向往复振动，则第一永磁体57在发电线圈55中往复运动，发电线圈55中的磁通量发生变化，则发电线圈55中产生感应电流，这样可将火车的动能转化为电能保存起来，有效节约了能源。当汽车通过平交道口时，同样可以利用铁轨1进行发电，提高了发电效果。

对于一些铁路线路，既有客车通行又有货车通行，而客车和货车的载荷相差很大，如果火车载荷较大，由于发电线圈55无法快速吸收振动能量，会出现第一永磁体57与第二永磁体58撞击的情况，导致相关零部件损坏；因此需要设计相应的可以缓冲多余振动能量的装置，更好的实施方式是：所述发电套筒54包括两条螺旋弹簧54-1同轴设置形成的多头螺纹式结构，两条螺旋弹簧54-1中相邻的弹簧丝之间设置摩擦组件54-2，摩擦组件54-2包括可相互滑动的与螺旋弹簧54-1轴线平行设置的摩擦套筒54-3、摩擦导杆54-4，摩擦套筒54-3的一端设置在一条螺旋弹簧54-1的弹簧丝上，摩擦套筒54-3的内腔中插入摩擦导杆54-4的一端，摩擦导杆54-4的另一端与另一条螺旋弹簧54-1的弹簧丝连接，所述摩擦套筒54-3的侧壁上设置导线导环，发电线圈55在发电套筒54的外侧呈螺旋状结构并依次穿过多个导线导环，发电线圈55的两个端头分别缠绕在发电套筒54外侧附近相应位置设置的滚筒59上多圈，再分别与蓄电池28连接；

当火车载荷较大或车速较快行驶过平交道口时，振动板56会急速下降并压缩螺旋弹簧54-1，使得螺旋弹簧54-1缓冲了大部分能量，螺旋弹簧54-1高度改变的同时，发电线圈55可以与导线导环一起运动，即发电线圈55也可以被压缩，螺旋弹簧54-1的压缩量越大，发电线圈55也的压缩量也越大，可以看做是增加了发电线圈55的缠绕圈数，因此螺旋弹簧54-1的压缩量越大，则发电线圈55产生的电流越大，吸收的能量越多，可以有效适应不同载荷的火车。

为了使平交道口处的铁轨1能实现上下运动，如图14所示的，所述的铁轨1包括位于平交道口处、与振动发电式轨枕5连接的发电轨道11，轨枕5的上端面与发电轨道11的下端面之间通过橡胶弹簧或螺旋弹簧构成弹性连接，发电轨道11的两端分别与传力板12的一端铰接，传力板12的另一端与滑块13铰接，滑块13可在基础轨道14侧面设置的导槽15中沿基础轨道14的纵向滑动，所述基础轨道14安装在基础轨枕16上。火车行驶时运行在基础轨道14上，当进入平交道口后驶入发电轨道11中，此时发电轨道11向下运动，则传力板12的一端与发电轨道11一起向下运动，传力板12的另一端与滑块13一起在导槽15中沿纵向方向滑动，保证了发电轨道11可沿竖直方向往复运动而不会与基础轨道14产生运动干涉。

当前部的火车车轮驶过发电轨道11后，后部的火车车轮继续驶入发电轨道11时会因为发电轨道11的高度与基础轨道14的高度不一致而产生冲击，为了减小这样的冲击，更好的实施方式是：所述传力板12的上端面为具有一定弧度的圆弧面，所述发电轨道11包括位于底部的金属基体，金属基体的上表面覆盖由橡胶材料或高分子复合材料构成的缓冲层；所述传力板与滑块的铰接点处设置的限位块使发电轨道上下振动时其高度始终不超过基础轨道的高度，这样可以有效限制发电轨道11的振动幅度，防止因发电轨道11的振幅过大而对后续驶过的车轮造成较大的冲击；

当火车车轮连续驶过发电轨道11时，后部的车轮可以通过传力板12上端的圆弧面后落在发电轨道11的缓冲层上，如果传力板12的上端面为水平面，则火车从基础轨道14上运动到传力板12上时，传力板12会发生倾斜，这时火车车轮从基础轨道14上离开时速度方向与传力板12的长度方向不一致，导致火车车轮脱开传力板12，腾空一段时间后再落下，这样会使火车车轮与发电轨道11之间产生较大冲击，一方面容易损坏发电轨道11，另一方面火车的振动增大，而如果传力板12的上端面为圆弧面，则火车车轮从基础轨道14上运动到传力板12上可实现平稳过渡，减小车轮落在发电轨道11上的冲击力。

所述主传送带轮22、辅助传送带轮42的内部分别设置第一压力传感器61、第二压力传感器62；如图10所示的，所述第一压力传感器61、第二压力传感器62、第一离合器25、发电机26、主电动机27、辅助电动机47分别与控制器63通信连接，控制器63还分别与火车上安装的GPS定位仪64、火车车速传感器65、平交道口附近安装的汽车车速传感器66通信连接。所述控制器63可以是设置在平交道口附近的柜式中央处理器，也可以是设置在火车上的中央控制单元。

为了简化结构，所述汽车车道3的车道数为双车道及以上时，位于铁轨1同侧同向的多个车道中的主传送平台2共用一根主转轴24，使铁轨1的一侧具有两根主转轴24，为了提高主转轴24的驱动扭矩，位于铁轨1同侧的两根主转轴24之间设置第二离合器29，第二离合器29与控制器63通信连接；

铁轨1中同向的多个车道中的辅助平台4共用一根辅助转轴44，使铁轨1的中间具有两根辅助转轴44，为了提高辅助转轴44的驱动扭矩，两根辅助转轴44之间设置辅助接合离合器46。

为了在汽车正常通过平交道口时提高发电效果并有效降低汽车行驶速度保证安全，同时实现事故情况下快速移动汽车，如图6所示的，所述的主传送带23和/或辅助传送带43的侧面、沿纵向方向并排设置多个横向通孔，横向通孔内穿入可旋转的齿轮轴101，齿轮轴101通过轴承安装在主传送带23或辅助传送带43的横向通孔中，齿轮轴101中部的外侧面通过第七离合器103与辅助齿轮73连接，辅助齿轮73两端分别与一个竖直的第一齿条72啮合，两个第一齿条72上端分别铰接于阻力板71下表面两端，第一齿条72的下端插入主传送带23或辅助传送带43外表面的竖直凹槽内，且可沿竖直凹槽上下滑动；阻力板71下表面两端分别和两根拉紧弹簧104上端连接，拉紧弹簧104下端固定在主传送带23或辅助传送带43的外表面上；

在主传送带轮22或辅助传送带轮42两端外侧各设置一个驱动皮带轮105，驱动皮带轮105的轴线位于主传送带轮22或辅助传送带轮42轴线上方，驱动传送电动机106带动驱动皮带轮105转动，驱动传送电动机106与控制器63通讯连接，在齿轮轴101两端附近的外侧面各套入一个摩擦轮107，驱动皮带轮105上的传送皮带108的外表面与摩擦轮107的外表面接触，带动摩擦轮107旋转，从而带动齿轮轴101旋转；辅助齿轮73的两端外侧设置可使其制动的电动卡钳109，电动卡钳109安装在主传送带23或辅助传送带43外表面设置的凹槽内相应位置。

为了快速调整阻力板71在不同情况下的倾斜角度，更好的实施方式是：当车速较低时，阻力板71倾斜角度小；当车速较高时，阻力板71倾斜角度大。控制器63调整驱动传送电动机106的转速，驱动传送电动机106依次带动驱动皮带轮105、传送皮带108、摩擦轮107、齿轮轴101动作，第七离合器103位于接合状态，则齿轮轴101将动力传递给辅助齿轮73，与辅助齿轮73连接的两个第一齿条72反向运动，使得两个第一齿条72上端有一定高度差，与两个第一齿条72铰接的阻力板71倾斜到预定的角度后，断开第七离合器103，电动卡钳109锁死辅助齿轮73，保持主传送带23或辅助传送带43上部外表面的一端的阻力板71保持倾斜角度，当阻力板71运动到主传送带23或辅助传送带43上部外表面的另一端，摩擦轮107与驱动皮带轮105脱开后，该阻力板71连接的电动卡钳109松开，拉紧弹簧104复位，使阻力板71回复初始角度，然后阻力板71随主传送带或辅助传送带做返回运动，当该阻力板71重新运动至主传送带23或辅助传送带43上部外表面的一端，继续倾斜至预定角度。

所述阻力板71的上表面铺设锯齿状的防滑摩擦层，防滑摩擦层由耐磨橡胶或高分子复合材料制作而成；

沿车道3的纵向方向设置多个主传送平台2，每个传送平台2的主传送带23的上表面与汽车车轮接触部分的长度L大于等于5m。当多辆汽车连续通过平交道口时，可使不同车速的汽车行驶在不同的主传送平台2上，不同的主传送平台2上的阻力板71的倾斜角度不同，更好的适应不同汽车的车速。

一般情况下铁轨1的两侧会设置红绿灯、声音提示装置等设备提醒过往车辆，同时还会设置栏杆，汽车正常通过时栏杆打开，当火车需要通过时栏杆放下对汽车形成阻挡，提高平交道口的安全性；但是当出现汽车停在铁轨上无法行驶，或者栏杆放下后汽车失控冲杆，则栏杆都无法保证汽车和火车的安全，如图13所示的，更好的实施方式是：所述的安全防护系统还包括设置在汽车车道中、铁轨1两侧的竖直设置的空心防护立柱81，防护立柱81的内腔中沿竖直方向设置蜗杆，蜗杆与轴线水平设置的蜗轮啮合，蜗轮转轴的外侧面与防护杆82连接；所述蜗杆的两端各通过一个多摩擦片式第五离合器89分别与栏杆放行电机90、支撑轴91连接，支撑轴91的外侧面与扭杆弹簧92的一端连接，扭杆弹簧92的另一端与防护立柱81的底板连接；防护立柱81的底板下表面与转盘93的上表面连接，转盘93的转轴通过第六离合器95与栏杆旋转电机94连接，转盘93的外侧面与电磁式制动卡箍96接触；

所述防护杆82包括同轴且间隔设置的第一空心杆83与第二空心杆86，所述第一空心杆83的外表面上分别设置第三压力传感器84、电动弹出式挂钩85，所述第一空心杆83的内侧面与液压减振筒87的活塞杆连接，液压减振筒87的活塞筒与第二空心杆86的内侧壁连接，所述第二空心杆86靠近防护立柱81的一端与蜗轮转轴外侧面连接；所述第一空心杆83与第二空心杆86相对的端面通过保护弹簧88连接。

所述的安全防护系统的防护方法包括以下步骤：正常监视步骤、预警监视步骤、事故处理步骤

所述的正常监视步骤为：控制器63实时采集GPS定位仪64、火车车速传感器65发送的火车位置P、火车车速V1、汽车车速传感器66发送的正在通过平交道口的该车的车速V2，控制器63根据P、V1计算出火车行驶至平交道口所需的时间t1及安全时间T0，安全时间T0为火车在V1下紧急制动至停车的时间，火车在安全时间T0内紧急制动至停车后与平交道口保持一个安全距离S0；主转轴24、辅助转轴44各自连接的第一离合器25处于接合状态，防护杆82处于与地面垂直状态，汽车可通过平交道口，汽车的轮胎带动主传送带23或辅助传送带43运动，主传送带23或辅助传送带43带动相应的主转轴24或辅助转轴44旋转，使相应的发电机26发电，为蓄电池28充电；

所述的正常监视步骤中，控制器63还根据V2的大小控制阻力板71的倾斜角度，调整驱动传送电动机106旋转，使驱动传送电动机106依次带动驱动皮带轮105、传送皮带108、摩擦轮107、齿轮轴101、辅助齿轮73转动，辅助齿轮73使与其啮合的两个第一齿条72相互反向运动，则与两个第一齿条72铰接的阻力板71的一侧抬起，另一侧下降，阻力板71抬起的一侧与汽车运动方向相同，这样阻力板71与地面之间形成一定角度，提高汽车轮胎与主传送带23或辅助传送带43之间的摩擦力，V2越大，则阻力板71的倾斜角度越大，这样可以使速度快的汽车受到更大的摩擦力，更快的减速至规定速度通过，以保证速度不同的汽车通过平交道口时的减速效果不同，多辆汽车通过平交道口时的速度保持基本一致，提高了汽车通过平交道口的安全性，同时方便了汽车驾驶员的操作。

所述的预警监视步骤为：当控制器63判断火车行驶至平交道口的时间t1大于安全时间T0且与T0的差值小于某一阈值，则实时接收第一压力传感器61、第二压力传感器62发送的压力参数，同时向轨道1两侧的汽车发送预警信号；所述的预警信号为声光预警信号和/或无线信号；此时控制器63还分别与设置在铁轨1两侧的无线信号发送装置、声光报警器通信连接；

当第一压力传感器61、第二压力传感器62发送的压力参数表明此时一条或多条汽车车道中的主传送平台2或辅助平台4上没有汽车，则控制器63控制相应的汽车车道两侧的栏杆放行电机90旋转，且保持与栏杆放行电机90连接的多摩擦片式第五离合器89处于连接状态，与支撑轴91连接的多摩擦片式第五离合器89处于断开状态，防护杆82在蜗轮的带动下由竖直状态逐渐旋转至水平状态；保证此后无汽车进入平交道口中心；火车可保持速度V1通过平交道口。

当第一压力传感器61或第二压力传感器62发送的压力参数表明此时一条或多条汽车车道3中的主传送平台2或辅助平台4上仍有汽车，则控制器63控制相应车道3中靠近平交道口入口一侧的防护杆82旋转至水平，同时采集仍在该车道3中行驶的汽车的速度V2，并计算汽车驶出平交道口的时间t2，当t2小于t1，说明汽车可正常驶出平交道口，相应车道3中第一压力传感器61或第二压力传感器62发送的压力参数表明此时相应汽车车道3中的主传送平台2或辅助平台4上的汽车已驶出平交道口后，则控制相应车道3中靠近平交道口出口一侧的防护杆82旋转至水平，以保证后续无车辆进入平交道口；火车可保持速度V1通过平交道口。这样可以在适当的情况下提高V1，使火车在保证安全的前提下快速通过平交道口，极大的提高了火车的行驶速度。

当t2大于或等于t1，则进入事故处理步骤；

所述的事故处理步骤为：控制器63控制相应车道中的主传送平台2、辅助平台4中的第一离合器25断开，第三离合器、第四离合器接合，然后启动主电动机27、辅助电动机47，使位于相应车道中的主传送带23和辅助传送带43主动运动，主传送带23和辅助传送带43的运动方向与该车道中汽车行驶方向相同；控制器63根据V2，及主传送带23和辅助传送带43的运动速度计算此时汽车驶出平交道口的时间t3，若t3小于t1，则表示在主传送平台2和辅助平台4的辅助下，汽车可以正常驶出平交道口，相应车道3中第一压力传感器61或第二压力传感器62发送的压力参数表明此时相应汽车车道3中的主传送平台2或辅助平台4上的汽车已驶出平交道口后，则控制相应车道3中靠近平交道口出口一侧的防护杆82旋转至水平，以保证后续无车辆进入平交道口。此时虽然有汽车仍未行驶出平交道口，但汽车与火车不存在碰撞情况，因此火车不需要减速即可通行，提高了火车的通行速度。

若t3大于或等于t1，则表示主传送带23和辅助传送带43运动也无法使汽车安全驶出平交道口，此时控制器63向火车发送报警信号，使火车车速减小至V11，V11的值使得t1重新大于t3，以保证火车不与汽车发生碰撞，待车道中的汽车驶出平交道口后，靠近平交道口出口一侧的防护杆旋转至水平，火车恢复速度V1通过；这样可以使火车与仍停留在车道中的汽车避免发生碰撞，即使汽车在平交道口处出现故障或行驶速度较低无法快速驶出，也可以由主传送平台将故障汽车推出危险区域，火车仍可以通行，同时极大的提高了通行的安全性。

所述的事故处理步骤中，阻力板71抬起的一侧与主传送带23或辅助传送带43的运动方向相同，这样阻力板71与地面之间形成一定角度，提高主传送带23或辅助传送带43推动汽车的能力。

为了提高主传送带23和辅助传送带43的运动速度，所述的事故处理步骤中，若控制器63发现多个汽车车道中只有同向车道中仍有汽车，则可以将第二离合器29、辅助接合离合器46闭合，使同侧反向车道中的多个主电动机27同时为一根主转轴24提供动力，多个辅助电动机47同时为一根辅助转轴44提供动力。

若汽车因故障停在平交道口中心且无法继续行驶，为了保证火车的顺利通行和汽车的安全，需要将汽车移出铁轨，因此所述的事故处理步骤中，当汽车车速传感器66采集的参数表明此时该车道中主传送平台2上的汽车的车速V2均为0，则对比该车道中轨道两侧的第一压力传感器61的大小，以判断故障汽车更接近铁轨的哪一个侧面，方便更快的移出，控制器63将受到压力更大的主传送平台2所在的一侧定为主运动方向；主传送带23和辅助传送带43运动的方向为朝向主运动方向，由主传送平台2和辅助传送平台4配合将故障汽车移出铁轨，故障汽车移出铁轨时，主运动方向一侧的防护杆82向上旋转，另一侧的防护杆82向下旋转至水平，待故障汽车移出铁轨后，主运动方向一侧的防护杆82旋转至水平，火车恢复速度V1通过。

为了加快移出故障汽车的速度，更好的实施方式是：当V2为0时，所述的事故处理步骤中，控制器63控制主运动方向一侧的防护立柱81中的第六离合器95接合，保持与栏杆放行电机90连接的多摩擦片式第五离合器89连接，防护杆82在蜗轮的带动下由竖直状态逐渐旋转至水平状态，同时栏杆旋转电机94旋转，液压减振筒87伸长，使该侧的防护杆82靠近故障汽车；

当第三压力传感器84检测到防护杆82接触到故障汽车，则挂钩85弹出并挂住故障汽车的车身，然后由该侧的旋转电机93反向旋转，同时液压减振筒87收缩，以便将汽车更快的移出铁轨。

当火车驶过平交道口一定距离后，控制器63控制栏杆放行电机90反向旋转至竖直状态，恢复平交道口正常通行，即返回正常监视步骤。

若铁轨1两侧的防护杆82均放下位于水平状态后，火车即将通过或正在通过平交道口时，汽车车道上的汽车出现刹车故障而产生失控现象，则会产生严重的交通事故，为了防止这样的事故出现，所述的预警监视步骤或事故处理步骤后，若相应车道3中已没有汽车，两侧的防护杆82均放下后，控制器63还实时接收第三压力传感器84发送的数据；

若第三压力传感器84上的压力值超过一定范围，说明此时汽车有冲杆现象，则控制器63控制汽车冲杆侧(相应第三压力传感器84检测到压力参数)的防护杆82的挂钩85弹出并挂在该失控汽车上，同时控制器63控制蜗杆与支撑轴91之间的多摩擦片式第五离合器89连接，此时扭杆弹簧92受到汽车惯性力而发生变形，同时电磁式制动卡箍96动作阻止转盘93随防护杆82旋转，对汽车动能进行有效衰减，使汽车迅速减速停车，然后电磁式制动卡箍96松开，在扭杆弹簧92的作用下，汽车被反向拽回，阻止汽车与火车发生碰撞；此时与栏杆放行电机90相连的第五离合器89因摩擦力不足而打滑，不会造成栏杆放行电机90的损坏。

为了在汽车冲杆时更好的阻止汽车，当控制器63判断汽车冲杆，则控制该车道中的主传送带23和辅助传送带43共同旋转，旋转方向与汽车运动方向相反，进一步的阻止汽车驶入铁轨，极大的提升平交道口处的行车安全，此时控制器63控制阻力板71抬起的一侧与主传送带23或辅助传送带43的运动方向相同，这样阻力板71与地面之间形成一定角度，提高主传送带23或辅助传送带43推动汽车的能力。

为了使第三压力传感器84同时对防护杆82的两个侧面分别进行有效监测，第三压力传感器84为两个圆弧形压力应变片套在防护杆82的外侧面两侧，两个压力应变片的端头之间通过绝缘层连接，使两个压力应变片套在防护杆82的外侧面上，每个压力应变片可以分别测量防护杆82一侧产生的压力，从而更好的区别第三压力传感器84受压时的压力是由于外侧汽车冲杆导致的，还是在防护杆82救助铁轨1中无法行驶的故障车辆时，防护杆82内侧与故障车辆接触产生的压力。

Claims (7)

1.一种新型防滑式平交道口用安全防护系统，所述的安全防护系统包括铺设在平交道口处、与铁轨(1)相交设置的多条汽车车道(3)；

其特征在于：每条汽车车道(3)中、铁轨(1)的两侧各设置一个主传送平台(2)，主传送平台(2)包括埋设在地下的主支架(21)，主支架(21)上设置多个可相对于主支架(21)旋转的主传送带轮(22)，多个主传送带轮(22)的外侧面与主传送带(23)啮合，主传送带(23)沿汽车车道(3)的纵向方向设置，主传送带(23)的上表面与汽车车道(3)的路面平齐；所述主传送带轮(22)的主转轴(24)的一端外侧面通过一个第一离合器(25)与发电机(26)连接，主转轴(24)的另一端的外侧面通过一个多摩擦片式第三离合器与主电动机(27)连接，发电机(26)、主电动机(27)分别与蓄电池(28)连接；

所述铁轨(1)的两个轨道之间设置辅助平台(4)，辅助平台(4)包括埋设在地下的辅助支架(41)，辅助支架(41)上设置可相对于其旋转的多个辅助传送带轮(42)，多个辅助传送带轮(42)的外侧面与辅助传送带(43)啮合；所述辅助传送带轮(42)的辅助转轴(44)的一端外侧面依次套设多摩擦片式第四离合器、辅助电动机(47)；辅助转轴(44)的另一端外侧面通过一个第一离合器(25)与一个发电机(26)连接；

所述辅助传送带(43)沿汽车车道(3)的纵向方向设置，辅助传送带(43)的上表面低于铁轨(1)的上表面或与铁轨(1)的上表面平齐；所述铁轨(1)的上表面低于汽车车道(3)的表面或与汽车车道(3)的表面平齐；所述辅助传送带(43)与铁轨(1)的内侧面之间设置的间隙可使火车车轮通过；

所述铁轨(1)的下表面与振动发电式轨枕(5)连接，轨枕(5)包括埋设在地下的凹形固定框架(51)，固定框架(51)的槽底上表面分别与缓冲弹簧(52)、减振器(53)、发电套筒(54)各自的下端连接，发电套筒(54)的外侧缠绕发电线圈(55)，所述缓冲弹簧(52)、减振器(53)各自的上端与水平设置的振动板(56)的下表面连接，振动板(56)的上表面与铁轨(1)的下底面连接；所述振动板(56)的下表面还与第一永磁体(57)的上端连接，第一永磁体(57)的下端套入发电套筒(54)内；所述发电套筒(54)的下端内部设置第二永磁体(58)，第一永磁体(57)与第二永磁体(58)相对表面的极性相反；所述发电线圈(55)与蓄电池(28)连接；

所述的主传送带(23)和/或辅助传送带(43)的侧面、沿纵向方向并排设置多个横向通孔，横向通孔内穿入可旋转的齿轮轴(101)，齿轮轴(101)通过轴承安装在主传送带(23)或辅助传送带(43)的横向通孔中，齿轮轴(101)中部的外侧面通过第七离合器(103)与辅助齿轮(73)连接，辅助齿轮(73)两端分别与一个竖直的第一齿条(72)啮合，两个第一齿条(72)上端分别铰接于阻力板(71)下表面两端，第一齿条(72)的下端插入主传送带(23)或辅助传送带(43)外表面的竖直凹槽内，且可沿竖直凹槽上下滑动；阻力板(71)下表面两端分别和两根拉紧弹簧(104)上端连接，拉紧弹簧(104)下端固定在主传送带(23)或辅助传送带(43)的外表面上；

在主传送带轮(22)和/或辅助传送带轮(42)两端外侧各设置一个驱动皮带轮(105)，驱动皮带轮(105)的轴线位于主传送带轮(22)或辅助传送带轮(42)轴线上方，驱动传送电动机(106)带动驱动皮带轮(105)转动，驱动传送电动机(106)与控制器(63)通讯连接，在齿轮轴(101)两端附近的外侧面各套入一个摩擦轮(107)，驱动皮带轮(105)上的传送皮带(108)的外表面与摩擦轮(107)的外表面接触，带动摩擦轮(107)旋转，从而带动齿轮轴(101)旋转；辅助齿轮(73)的两端外侧设置可使其制动的电动卡钳(109)，电动卡钳(109)安装在主传送带(23)和/或辅助传送带(43)外表面设置的凹槽内相应位置；

所述主传送带轮(22)、辅助传送带轮(42)的内部中心位置分别设置第一压力传感器(61)、第二压力传感器(62)；所述第一压力传感器(61)、第二压力传感器(62)、第一离合器(25)、发电机(26)、主电动机(27)、辅助电动机(47)分别与控制器(63)通信连接，控制器(63)还分别与火车上安装的GPS定位仪(64)、火车车速传感器(65)、平交道口附近安装的汽车车速传感器(66)通信连接；所述控制器(63)还分别与设置在平交道口附近的无线信号发送装置、声光报警器通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型防滑式平交道口用安全防护系统，其特征在于：所述汽车车道(3)的车道数为双车道及以上时，位于铁轨(1)同侧同向的多个车道(3)中的主传送平台(2)共用一根主转轴(24)，使铁轨(1)的一侧具有两根主转轴(24)，位于铁轨(1)同侧的两根主转轴(24)之间设置第二离合器(29)；铁轨(1)中同向的多个车道中的辅助平台(4)共用一根辅助转轴(44)，使铁轨(1)的中间具有两根辅助转轴(44)，两根辅助转轴(44)之间设置辅助接合离合器(46)；第二离合器(29)、辅助接合离合器(46)分别与控制器(63)通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种新型防滑式平交道口用安全防护系统，其特征在于：所述主支架(21)上设置轴承座，轴承座中套入轴承，轴承与主传送带轮(22)的主转轴(24)连接，主支架(21)是埋设在地下的框架式支架，或是混凝土浇筑形成的箱式结构；多个主传送带轮(22)的外侧面与主传送带(23)啮合，所述的主传送带(23)是V型带或同步带。

4.根据权利要求1至权利要求3所述的任意一种新型防滑式平交道口用安全防护系统的防护方法，其特征在于：所述的防护方法包括以下步骤：正常监视步骤、预警监视步骤、事故处理步骤；

所述的正常监视步骤为：控制器(63)实时采集GPS定位仪(64)、火车车速传感器(65)发送的火车位置P、火车车速V1，同时采集汽车车速传感器(66)发送的正在通过平交道口的该车的车速V2，并根据P、V1计算出火车行驶至平交道口所需的时间t1及安全时间T0，安全时间T0为火车在V1下紧急制动至停车的时间，火车在安全时间T0内紧急制动至停车后与平交道口保持一个安全距离S0；所述主转轴(24)、辅助转轴(44)各自连接的第一离合器(25)处于接合状态，第三离合器、第四离合器断开，汽车通过平交道口时，轮胎带动主传送带(23)或辅助传送带(43)运动，主传送带(23)带动主转轴(24)旋转，辅助传送带(43)带动辅助转轴(44)旋转，使相应的发电机(26)发电，为蓄电池(28)充电；

所述的正常监视步骤中，控制器(63)还根据V2的大小控制阻力，调整驱动传送电动机(106)旋转，使驱动传送电动机(106)依次带动驱动皮带轮(105)、传送皮带(108)、摩擦轮(107)、齿轮轴(101)、辅助齿轮(73)转动，辅助齿轮(73)使与其啮合的两个第一齿条(72)相互反向运动，则与两个第一齿条(72)铰接的阻力板(71)的一侧抬起，另一侧下降，阻力板(71)抬起的一侧与汽车运动方向相同；

所述的预警监视步骤为：当控制器(63)判断火车行驶至平交道口的时间t1大于安全时间T0且与T0的差值小于某一阈值，则实时接收第一压力传感器(61)发送的压力参数，同时向轨道(1)两侧的汽车发送预警信号；所述的预警信号为声光预警信号和/或无线信号；

当第一压力传感器(61)发送的压力参数表明此时一条或多条汽车车道中的主传送平台(2)和辅助平台(4)上没有汽车，则控制器(63)向火车发送安全信号，火车可保持速度V1通过平交道口；

当第一压力传感器(61)发送的压力参数表明此时一条或多条汽车车道(3)中的主传送平台(2)或辅助平台(4)上仍有汽车，则控制器(63)采集仍在该车道(3)的主传送平台(2)或辅助平台(4)上行驶的汽车的速度V2，并计算汽车驶出平交道口的时间t2，当t2小于t1，说明汽车可正常驶出平交道口，火车可保持速度V1通过平交道口；

当t2大于或等于t1，则进入事故处理步骤；

控制器(63)控制相应车道中的主传送平台(2)和辅助平台(4)中的第一离合器(25)断开，第三离合器、第四离合器接合，然后启动主电动机(27)、辅助电动机(47)，使位于该车道中的主传送带(23)和辅助传送带(43)运动，主传送带(23)和辅助传送带(43)的运动方向与该车道中汽车行驶方向相同，控制器(63)根据V2，及主传送带(23)和辅助传送带(43)的运动速度计算此时汽车驶出平交道口的时间t3，若t3小于t1，则表示在主传送平台(2)和辅助平台(4)的辅助下，汽车可以正常驶出平交道口，火车可保持速度V1通过平交道口；

若t3大于或等于t1，则表示主传送带(23)和辅助平台(4)的运动也无法使汽车安全驶出平交道口，此时控制器(63)向火车发送报警信号，使火车车速减小至V11，V11的值使得t1重新大于t3，以保证火车不与汽车发生碰撞；待车道(3)中的汽车驶出平交道口后，靠近平交道口出口一侧的防护杆(82)旋转至水平，火车恢复速度V1通过。

所述的事故处理步骤中，控制器(63)控制阻力板(71)抬起的一侧与主传送带(23)的运动方向相同。

5.根据权利要求4所述的一种新型防滑式平交道口用安全防护系统的防护方法，其特征在于：所述的事故处理步骤中，若控制器(63)发现多个汽车车道中只有同向车道中仍有汽车，则将第二离合器(29)、辅助接合离合器(46)接合，使同侧反向车道中的多个主电动机(27)同时为一根主转轴(24)提供动力，同侧反向车道中的多个辅助电动机(47)同时为一根辅助转轴(44)提供动力。

6.根据权利要求4所述的一种新型防滑式平交道口用安全防护系统的防护方法，其特征在于：所述的正常监视步骤中，主传送平台(2)和/或辅助平台(4)上经过的汽车的速度V2越大，该主传送平台(2)和/或辅助平台(4)的阻力板(71)的倾斜角度越大。

7.根据权利要求5所述的一种新型防滑式平交道口用安全防护系统的防护方法，其特征在于：所述的事故处理步骤中，当汽车车速传感器(66)采集的参数表明此时该车道中主传送平台(2)或辅助平台(4)上的汽车的车速V2均为0，则对比该车道中轨道两侧的第一压力传感器(61)的大小，以判断故障汽车更接近铁轨的哪一个侧面，控制器(63)将受到压力更大的主传送平台(2)所在的一侧定为主运动方向；主传送带(23)、辅助传送带(43)的运动的方向为朝向主运动方向。