CN108914817B - 自动阻拦高速汽车的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动阻拦高速汽车的装置及方法，其包括履带传送装置、支撑装置、减震装置、弹簧支撑装置、激光测速仪以及控制器；履带传送装置包括左传动轴和右传动轴、呈环形绕置在左、右传动轴上的履带以及与左、右传动轴各端部通过传动带连接的电机；本发明显示器实现了对车速和履带速度的可视化；并通过控制器控制各个电机的转速，实现了精准控制汽车在履带上的相对位移，可使汽车几乎在无损伤的状态下停止在某一固定位置，大大减少人员的伤亡和财产损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动阻拦高速汽车的装置及方法。
背景技术
目前，各种类型的汽车均依靠制动器使其减速、停止或保持停止状态。但是，当车辆高速运行过程中制动器失灵或者由于操作人员不当等原因，造成汽车无法及时减速或停止时，驾驶人员通常使车辆撞击护栏或者在道路上与树木或建筑物接触增加摩擦力等方法使车辆强行停止下来。这样，往往会造成重大的人员伤亡和财产损失，如果车辆载重量大、速度快，其刹车距离就会越长，其造成的损失也越大。
发明内容
本用新型所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑，使用方便，在实际应用中边测速、边控制，使汽车在无损伤的状态下停止运动的自动阻拦高速汽车的装置及方法。
本发明采用如下技术方案：
本发明包括履带传送装置、支撑装置、减震装置、弹簧支撑装置、激光测速仪以及控制器；所述履带传送装置包括安装在路基基坑内的左传动轴和右传动轴、呈环形绕置在左传动轴和右传动轴上的履带以及与左传动轴和右传动轴各端部通过传动带连接的电机；所述履带顶面与路面对应，所述支撑装置位于履带内，履带两端与路面之间设置接缝装置；所述支撑装置包括安装在路基基坑内的底板、上钢板和下钢板，所述履带设置在上钢板顶面上；所述上钢板和下钢板之间通过纵向光滑连杆连接，上钢板套装在纵向光滑连杆上并沿其上下滑动，所述底板与下钢板之间通过高压螺栓固定，所述减震装置包括橡胶减震装置和弹簧减震装置，所述橡胶减震装置设置在上钢板和下钢板之间，所述弹簧减震装置安装在底板底部与路基基坑底部之间；所述弹簧支撑装置安装在底板底部的前端和后端；所述激光测速仪对应安装在履带前方和后方的路面一侧，所述控制器安装在履带的外侧，控制器一侧通过数据线与显示器连接；所述电机和激光测速仪分别通过数据线与控制器连接。
本发明所述橡胶减震装置包括蜂窝橡胶垫和/或橡胶气囊，所述蜂窝橡胶垫和/或橡胶气囊间隔设置在上钢板和下钢板之间。
本发明所述弹簧减震装置包括间隔设置在底板底部与路基基坑底部之间的弹簧二力杆减震装置、高压弹簧支座和滚动高压弹簧支座；所述弹簧二力杆减震装置位于车辆驶出端的下方，所述滚动高压弹簧支座位于车辆驶入端的下方；所述弹簧二力杆减震装置包括一端铰连在底板底部的二力杆、水平铰连在二力杆另一端上的第一压缩弹簧以及套装在第一压缩弹簧内的第一液压缸，所述第一液压缸和第一压缩弹簧另一端分别安装在路基基坑底部；所述滚动高压弹簧支座包括竖直固定安装在路基基坑底部的第二压缩弹簧以及安装在底板底部与第二压缩弹簧之间的滚轮，在所述第二压缩弹簧内安装第二液压缸，第二液压缸固定安装在第二压缩弹簧底部；第一液压缸和第二液压缸与控制器连接。
本发明所述接缝装置为工字钢，驶上履带处对应的路面为沥青路面，沥青路面与履带高度保持水平，驶下履带处对应的路面为碎石路面，碎石路面铺设高度随着远离履带呈仰角。
本发明所述弹簧支撑装置包括固定安装在路基基坑对应侧壁上的第一底座、第二底座、安装在第一底座和第二底座之间的第一支撑装置、安装在第一底座上的第二支撑装置以及安装在第二底座上的第三支撑装置；所述第二支撑装置和第三支撑装置的结构相同且对称布置于第一支撑装置两侧，所述第一支撑装置呈漏斗形；所述第一支撑装置包括固定安装在第一底座和第二底座之间的滑杆、安装在滑杆两侧的左、右支臂以及安装在左、右支臂之间的第三压缩弹簧；所述左、右支臂的另一端与底板固定连接；所述第二支撑装置包括安装在第一底座顶部上的千斤顶、安装在底板底部的橡胶座以及套装在千斤顶上的第四压缩弹簧；所述第四压缩弹簧固定安装在橡胶座与第一底座之间，每个千斤顶顶部均与控制器连接。
本发明在所述上钢板底部和下钢板顶部分别设置齿牙或螺纹。
本发明激光测速仪为测距传感器LDM301。
本发明控制器为PID控制器。
本发明积极效果如下：本发明通过控制器调整弹簧支撑装置，第一支撑装置、第二支撑装置和第三支撑装置共同作用顶升底板，使得履带的整体结构形成一定的仰角，增加汽车阻力并减少电能的损耗。如果履带传送装置、支撑装置、减震装置和弹簧支撑装置均失效，汽车驶上碎石路面，因碎石路面有一定的仰角，使高速的汽车减速或停止。
本发明显示器实现了对车速和履带速度的可视化；并通过控制器控制各个电机的转速，实现了精准控制汽车在履带上的相对位移，从而实现在汽车制动器失效时或者由于操作人员不当等原因，造成无法及时使汽车减速或停止时，本发明可使汽车几乎在无损伤的状态下停止在某一固定位置，大大减少人员的伤亡和财产损失。在连续下坡路段，大货车由于载重大、速度快，而无法有效制动时，本发明装置可使大货车在无损的情况下，在履带上保持一定的高速运动直至停止；当汽车在高速公路上制动失灵或者爆胎时，本发明可有效的使汽车在不依靠自身制动系统的情况下，减速停止，避免二次伤害；在火车车道与汽车车道交叉口处，当汽车或者人员由于种种原因无法在火车通过前驶离危险路段时，可帮助其及时的避开危险路段；本发明可成为新型路障，在人行横道前、特殊路段口等，可在不破坏汽车结构、不造成人员伤亡的情况下，根据限速要求，控制其所通过的车辆的车速。
本发明结构紧凑，使用方便，适于推广应用。
附图说明
附图1为本发明结构示意图；
附图2为本发明俯视结构示意图；
附图3为本发明弹簧二力杆减震装置结构示意图；
附图4为本发明滚动高压弹簧支座结构示意图；
附图5为本发明弹簧支撑装置结构示意图；
附图6为本发明上钢板和下钢板分别设置齿牙或螺纹结构示意图。
具体实施方式
如附图1-6所示，本发明包括履带传送装置、支撑装置、减震装置、弹簧支撑装置15、激光测速仪6以及控制器7；所述履带传送装置包括安装在路基基坑内的左传动轴101和右传动轴102、呈环形绕置在左传动轴101和右传动轴102上的履带2以及与左传动轴101和右传动轴102各端部通过传动带连接的电机3；所述履带2顶面与路面对应，所述支撑装置位于履带2内，履带2两端与路面之间设置接缝装置；所述支撑装置包括安装在路基基坑内的底板10、上钢板4和下钢板5，所述履带2设置在上钢板4顶面并沿顶面运行；所述上钢板4和下钢板5之间通过纵向光滑连杆30连接，上钢板4套装在纵向光滑连杆30上并沿其上下滑动，所述底板10与下钢板5之间通过高压螺栓32固定，所述橡胶减震装置设置在上钢板4和下钢板5之间，所述弹簧减震装置安装在底板10底部与路基基坑底部之间；所述弹簧支撑装置15安装在底板10底部的前端和后端；所述激光测速仪6对应安装在履带2的前方和后方路面一侧，所述控制器7安装在履带2的外侧，控制器7一侧通过数据线与显示器28连接，控制器7为PID控制器；所述电机3和激光测速仪6分别通过数据线与控制器7连接，激光测速仪6为测距传感器LDM301。所述橡胶减震装置包括蜂窝橡胶垫8和/或橡胶气囊9，所述蜂窝橡胶垫8和/或橡胶气囊9间隔设置在上钢板4和下钢板5之间。在所述上钢板4底部和下钢板5顶部分别设置齿牙27或螺纹，增加上、下两个钢板4、5与蜂窝橡胶垫8和/或橡胶气囊9之间的水平摩擦力，保障上、下两个钢板4、5可同时承受上部汽车29的冲击力。
本发明所述弹簧减震装置包括间隔设置在底板10底部与路基基坑底部之间的弹簧二力杆减震装置、高压弹簧支座和滚动高压弹簧支座；所述弹簧二力杆减震装置位于车辆驶出端的下方，所述滚动高压弹簧支座位于车辆驶入端的下方；所述弹簧二力杆减震装置包括一端铰连在底板10底部的二力杆11、水平铰连在二力杆11另一端上的第一压缩弹簧13以及套装在第一压缩弹簧13内的第一液压缸12，所述第一液压缸12和第一压缩弹簧13另一端分别安装在路基基坑底部；第一液压缸12与控制器7连接；根据实际需要，弹簧二力杆减震装置配合弹簧支撑装置15，辅助顶推履带2的前端，使得履带2在一定仰角的情况下，不丧失其减震性能；所述滚动高压弹簧支座包括竖直固定安装在路基基坑底部的第二压缩弹簧14以及安装在底板10底部与第二压缩弹簧14之间的滚轮16，在所述第二压缩弹簧14内安装第二液压缸31，第一液压缸12安装在路基基坑底部；第二液压缸31固定安装在第二压缩弹簧14底部；第一液压缸12和第二液压缸31与控制器7连接。滚动高压弹簧支座辅助减小上部汽车29冲击力的同时以滚轮16为转动轴，使底板10带动履带2、上钢板4和下钢板5整体转动一定角度。第二液压缸31固定安装在第二压缩弹簧14底部，上端悬空，辅助减小上部汽车29冲击力的同时不阻碍底板10带动履带2、上钢板4和下钢板5整体转动一定角度。所述接缝装置为工字钢33，驶上履带2处对应的路面为沥青路面17，沥青路面17与履带2高度保持水平，驶下履带2处对应的路面为碎石路面18，碎石路面18铺设高度随着远离履带2呈仰角。
本发明所述弹簧支撑装置15包括固定安装在路基基坑对应侧壁上的第一底座19、第二底座20、安装在第一底座19和第二底座20之间的第一支撑装置、安装在第一底座19上的第二支撑装置以及安装在第二底座20上的第三支撑装置；所述第一支撑装置呈漏斗形；所述第二支撑装置和第三支撑装置的结构相同，对称布置于第一支撑装置两侧；所述第一支撑装置包括固定安装在第一底座19和第二底座20之间的滑杆21、安装在滑杆21两侧的左支臂22和右支臂23以及安装在左支臂22和右支臂23之间的第三压缩弹簧26；所述左支臂22、右支臂23的另一端与底板10固定连接；所述第二支撑装置包括安装在第一底座19顶部上的千斤顶24、安装在底板10底部的橡胶座25以及套装在千斤顶24上的第四压缩弹簧34；所述第四压缩弹簧34固定安装在橡胶座25与第一底座19之间，每个千斤顶24顶部均与控制器7连接。
针对连续下坡路段、高速路段等特殊路段安装本发明，预先设置控制器7程序，利用后侧激光测速仪6预先测得汽车29车速，并根据所测得数据控制各个电机3的转速，使得汽车29平稳的驶到履带2上，当汽车29整体运动到履带2上之后，利用前侧激光测速仪6始终监测汽车29的车速，并通过控制器7控制各个电机3转速，使履带2始终保持与汽车29速度一致，履带2运行方向与汽车29的运动方向相反，使汽车29相对静止在履带2上，直到汽车29减速；当汽车29速度过快时，可以通过控制器7调整弹簧支撑装置，第一支撑装置、第二支撑装置和第三支撑装置共同作用顶升底板10，使得履带2的整体结构形成一定的仰角，增加汽车阻力并减少电能的损耗。如果履带传送装置、支撑装置、减震装置和弹簧支撑装置均失效，汽车29驶上碎石路面18，因碎石路面18有一定的仰角，使高速的汽车29减速或停止。
在火车与汽车车道交叉口处，汽车或者其它车辆无法在火车通过前驶离危险路段的情况，将履带2前车辆驶下的碎石路面改为沥青路面，履带2顶面与沥青路面保持水平；设置控制器7程序，由于各千斤顶24顶部与控制器7连接，可检测履带2上部压力数据值，如果在火车通过前测得压力数据，可通过显示器28告知操作人员；自动控制履带2运动，使履带2上的负重移动到履带2的尾部，即在火车通过前，使履带2上的重物移动到安全路段。
针对人行横道前等需要设置路障的路段，将履带2前车辆驶下的碎石路面改为沥青路面，履带2顶面与沥青路面保持水平；设置控制器7程序，利用后侧激光测速仪6预先测得汽车29车速，并根据所测得数据，控制电机3转速，使得履带2的运行速度达到或者超过汽车29的速度，履带2运行方向与汽车29的运动方向相反，当汽车29驶过后侧激光测速仪6后，利用前、后侧激光测速仪6始终监测汽车29的车速，并通过控制器7使履带2的速度始终等于或者大于汽车29的车速，使汽车29始终无法通过该履带2；当汽车29车速降低时，控制器7也可通过前、后侧激光测速仪6感知，并控制降低履带2运行速度，直到汽车29车速满足限速要求后，才可通过控制器7关停各个电机3使履带2的速度低于行车速度，让汽车29通过。本发明也可根据汽车29的行驶方向，调整电机3的转速方向以及前、后激光测速仪6的操作顺序，从而可有效控制其所通过的车辆。
本发明显示器28实现了对车速和履带速度的可视化；并通过控制器7控制各个电机3的转速，实现了精准控制汽车29在履带2上的相对位移，从而实现在汽车制动器失效时或者由于操作人员不当等原因，造成无法及时使汽车减速或停止时，本发明可使汽车几乎在无损伤的状态下停止在某一固定位置，大大减少人员的伤亡和财产损失。在连续下坡路段，大货车由于载重大、速度快，而无法有效制动时，本发明装置可使大货车在无损的情况下，在履带2上保持一定的高速运动直至停止；当汽车29在高速公路上制动失灵或者爆胎时，本发明可有效的使汽车在不依靠自身制动系统的情况下，减速停止，避免二次伤害；在火车车道与汽车车道交叉口处，当汽车或者人员由于种种原因无法在火车通过前驶离危险路段时，可帮助其及时的避开危险路段；可成为新型路障，在人行横道前、特殊路段口等，可在不破坏汽车结构、不造成人员伤亡的情况下，根据限速要求，控制其所通过的车辆。
以上实施例仅用以说明本专利的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本专利进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种自动阻拦高速汽车的装置，其特征在于其包括履带传送装置、支撑装置、减震装置、弹簧支撑装置（15）、激光测速仪（6）以及控制器（7）；
所述履带传送装置包括安装在路基基坑内的左传动轴（101）和右传动轴（102）、呈环形绕置在左传动轴（101）和右传动轴（102）上的履带（2）以及与左传动轴（101）和右传动轴（102）各端部通过传动带连接的电机（3）；所述履带（2）顶面与路面对应，所述支撑装置位于履带（2）内，履带（2）两端与路面之间设置接缝装置；
所述支撑装置包括安装在路基基坑内的底板（10）、上钢板（4）和下钢板（5），所述履带（2）设置在上钢板（4）顶面上；所述上钢板（4）和下钢板（5）之间通过纵向光滑连杆（30）连接，上钢板（4）套装在纵向光滑连杆（30）上并沿其上下滑动，所述底板（10）与下钢板（5）之间通过高压螺栓（32）固定，所述减震装置包括橡胶减震装置和弹簧减震装置，所述橡胶减震装置设置在上钢板（4）和下钢板（5）之间，所述弹簧减震装置安装在底板（10）底部与路基基坑底部之间；
所述弹簧支撑装置（15）安装在底板（10）底部的前端和后端；
所述激光测速仪（6）对应安装在履带（2）前方和后方的路面一侧，所述控制器（7）安装在履带（2）的外侧，控制器（7）一侧通过数据线与显示器（28）连接；
所述电机（3）和激光测速仪（6）分别通过数据线与控制器（7）连接；
所述弹簧减震装置包括间隔设置在底板（10）底部与路基基坑底部之间的弹簧二力杆减震装置、高压弹簧支座和 滚动高压弹簧支座；所述弹簧二力杆减震装置位于车辆驶出端的下方，所述滚动高压弹簧 支座位于车辆驶入端的下方；
所述弹簧二力杆减震装置包括一端铰连在底板（10）底部的二力杆（11）、水平铰连在二力杆（11）另一端上的第一压缩弹簧（13）以及套装在第一压缩弹簧（13）内的第一液压缸（12），所述第一液压缸（12）和第一压缩弹簧（13）另一端分别安装在路基基坑底部；
所述滚动高压弹簧支座包括竖直固定安装在路基基坑底部的第二压缩弹簧（14）以及安装在底板（10）底部与第二压缩弹簧（14）之间的滚轮（16），在所述第二压缩弹簧（14）内安装第二液压缸（31），
第二液压缸（31）固定安装在第二压缩弹簧（14）底部；
第一液压缸（12）和第二液压缸（31）与控制器（7）连接；
所述接缝装置为工字钢（33），驶上履带（2）处对应的路面为沥青路面（17），沥青路面（17）与履带（2）高度保持水平，驶下履带（2）处对应的路面为碎石路面（18），碎石路面（18）铺设高度随着远离履带（2）呈仰角；
所述弹簧支撑装置 （15）包括固定安装在路基基坑对应侧壁上的第一底座（19）、第二底座（20）、安装在第一底 座（19）和第二底座（20）之间的第一支撑装置、安装在第一底座（19）上的第二支撑装置以及 安装在第二底座（20）上的第三支撑装置；所述第二支撑装置和第三支撑装置的结构相同且对称布置于第一支撑装置两侧，所述第一支撑装置呈漏斗形；
所述第一支撑装置包括固定安装在第一底座（19）和第二底座（20）之间的滑杆（21）、安装在滑杆（21）两侧的左支臂（22）和右支臂（23）以及安装在左支臂（22）和右支臂（23）之间的第三压缩弹簧（26）；所述左支臂（22）、右支臂（23）的另一端与底板（10）固定连接；
所述第二支撑装置包括安装在第一底座（19）顶部上的千斤顶（24）、安装在底板（10）底部的橡胶座（25）以及套装在千斤顶（24）上的第四压缩弹簧（34）；所述第四压缩弹簧（34）固定安装在橡胶座（25）与第一底座（19）之间，每个千斤顶（24）顶部均与控制器（7）连接；
在所述上钢板（4）底部和下钢板（5）顶部分别设置齿牙（27）或螺纹。
2.根据权利要求1所述的自动阻拦高速汽车的装置，其特征在于所述橡胶减震装置包括蜂窝橡胶垫（8）和/或橡胶气囊（9），所述蜂窝橡胶垫（8）和/或橡胶气囊（9）间隔设置在上钢板（4）和下钢板（5）之间。
3.根据权利要求1所述的自动阻拦高速汽车的装置，其特征在于激光测速仪（6）为测距传感器LDM301。
4.根据权利要求1所述的自动阻拦高速汽车的装置，其特征在于控制器（7）为PID控制器。
5.如权利要求1-4任一项所述的自动阻拦高速汽车的装置的自动阻拦高速汽车的方法，其特征征在于，对于连续下坡路段、高速路段采用自动阻拦高速汽车的装置具体过程为：预先设置控制器（7）程序，利用后侧激光测速仪（6）预先测得汽车（29）车速，并根据所测得数据控制各个电机（3）的转速，使得汽车（29）平稳的驶到履带（2）上，当汽车（29）整体运动到履带（2）上之后，利用前侧激光测速仪（6）始终监测汽车（29）的车速，并通过控制器（7）控制各个电机（3）转速，使履带（2）始终保持与汽车（29）速度一致，履带（2）运行方向与汽车（29的运动方向相反，使汽车（29）相对静止在履带（2）上，直到汽车（29）减速；当汽车（29）速度过快时，通过控制器（7）调整弹簧支撑装置，第一支撑装置、第二支撑装置和第三支撑装置共同作用顶升底板（10），使得履带（2）的整体结构形成一定的仰角，增加汽车阻力并减少电能的损耗；如果履带传送装置、支撑装置、减震装置和弹簧支撑装置均失效， 汽车（29）驶上碎石路面（18），因碎石路面（18）有一定的仰角，使高速的汽车（29）减速或停止。
6.如权利要求1-4任一项所述的自动阻拦高速汽车的装置的自动阻拦高速汽车的方法，其特征征在于，对于汽车或者其它车辆无法在火车通过前驶离危险路段采用自动阻拦高速汽车的装置具体过程为：将履带（2）前车辆驶下的碎石路面改为沥青路面，履带（2）顶面与沥青路面保持水平；设置控制器（7）程序，由于各千斤顶（24）顶部与控制器（7）连接，可检测履带（2）上部压力数据值，如果在火车通过前测得压力数据，可通过显示器（28）告知操作人员；自动控制履带（2）运动，使履带（2）上的负重移动到履带（2）的尾部，即在火车通过前，使履带（2）上的重物移动到安全路段。
7.如权利要求1-4任一项所述的自动阻拦高速汽车的装置的自动阻拦高速汽车的方法，其特征征在于，针对人行横道前需要设置路障的路段采用自动阻拦高速汽车的装置具体过程为：将履带（2）前车辆驶下的碎石路面改为沥 青路面，履带（2）顶面与沥青路面保持水平；设置控制器（7）程序，利用后侧激光测速仪（6）预先测得汽车（29）车速，并根据所测得数据，控制电机（3）转速，使得履带（2）的运行速度达到或者超过汽车（29）的速度，履带（2）运行方向与汽车（29）的运动方向相反，当汽车（29）驶过后侧激光测速仪（6）后，利用前、后侧激光测速仪（6）始终监测汽车（29）的车速，并通过控制器（7）使履带（2）的速度始终等于或者大于汽车（29）的车速，使汽车（29）始终无法通过该履带（2）；当汽车（29）车速降低时，控制器（7）也可通过前、后侧激光测速仪（6）感知，并控制降低履带（2）运行速度，直到汽车（29）车速满足限速要求后，才可通过控制器（7）关停各个电机（3）使履带（2）的速度低于行车速度，让汽车（29）通过；也可根据汽车（29）的行驶方向，调整电机（3）的转速方向以及前、后激光测速仪（6）的操作顺序，从而可有效控制其所通过的车辆。
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