CN219604213U - 交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，涉及道路交通杆件技术领域。包括：第一固定机构、第一滑轮、第二滑轮、第一钢丝绳、第二钢丝绳、第一拉力传感器、第二拉力传感器、棘轮盘、风机、制动调节系统、动力调节系统；第一钢丝绳一端与第一固定机构连接，另一端连接第一拉力传感器绕过第一滑轮与棘轮盘连接；第二钢丝绳一端与第一固定机构连接，另一端连接第二拉力传感器绕过第二滑轮与棘轮盘连接；风机连接制动调节系统和动力调节系统，通过动力调节系统控制棘轮盘收放钢丝绳限制交通长臂杆件的摆动幅度，在一定范围内保持相对稳定状态；风速过高时，制动调节系统对风机进行阻尼制动，防止拉力过大造成安全隐患。

Description

交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置

技术领域

本申请涉及道路交通技术领域，尤其涉及交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置。

背景技术

随着公路网络的不断密集化，城市交通结构也越来越复杂化、多样化，公路网络智能化是城市发展的必然趋势，因此城市智慧交通基础硬件也同步进行了大量的应用，如交通信号灯、倒计时器、高清摄像机、LED补光灯、测速雷达、鸣笛噪音抓取设备、环境智能化传感器、雷视一体机、数据传输天线等越来越多的数字智能化设备需要在道路上架设。

道路智能化设备一般以龙门架或者交通单长臂杆件的形式架设，由于龙门架式的交通信息杆件存在超大件运载通行受限的弊端，而交通单长臂杆件一般伸至道路中心位置，当有超大件需要通行时，可绕过单长臂杆件通行，因此目前道路上广泛的以交通单长臂杆件的形式来实现对道路智能化设备的架设。

交通单长臂杆件由立杆和悬臂杆组成，交通单长臂杆件一般高约6-7m，悬臂杆长度一般是其高度的4-6倍，为了减轻重量和提升承载力，杆体末端和顶端直径一般呈2-2.5倍差距的锥形结构，由于悬臂杆本身比较长，公路网络智能化的发展使得悬臂杆上需要架设的设备越来越多，导致悬臂杆受力也越来越大，悬臂杆发生安全隐患的风险也随之显现出来，尤其在大风等恶劣天气下，悬臂杆上重量的增加使其更容易受大风的影响而产生高频率的上下振动，如果达到一定的振动频率，很有可能发生共振现象，导致立杆与悬臂杆的连接处断裂，造成事故的发生。

交通单长臂杆件的悬臂杆本身重力就很重，再加上悬臂杆上越来越多的设备添加，长期的重力影响就会导致悬臂杆体下沉，杆体下沉后立杆和悬臂杆连接处受力不均，加大立杆和悬臂杆断裂的风险。

另外，悬臂杆的振动会影响驾驶人对交通信号灯、倒计时器的观察造成视觉疲劳，以及由于杆的振动影响雷达、摄像等道路智能化设备对远方目标的捕捉造成定位不准的现象，影响道路信息的采集的准确性和可靠性。

传统解决方案主要从增加杆体结构几何尺寸，增加材料强度等方面来降低摆动对交通长臂杆件造成的影响，但结构几何尺寸和材料强度的增加并不是无限制的。结构几何尺寸的增加带来的是成本的几何倍数增长，几何尺寸增加产生的运输问题、安装问题以及后期维护问题也会尤为显著；而材料强度的增加则主要体现在技术不成熟、工艺复杂、专业设备依赖度高等问题。发明人发现从降低振动减缓振幅角度改善当前问题无疑是成本最低且安全可靠的，此类设备可在现有交通长臂杆件上进行改造，方便快捷。

发明内容

本申请的交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，利用自然风力对杆件的影响变化，通过传动风机和控制、变速系统转化为对交通长臂杆件的拉力自适应调整，该拉力可限制交通长臂杆件的摆动幅度，使交通长臂杆件在一定范围内保持相对稳定状态；风速过高时，风机进行阻尼制动，防止造成各种安全隐患。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，包括：第一固定机构、第一滑轮、第二滑轮、第一钢丝绳、第二钢丝绳、第一拉力传感器、第二拉力传感器、棘轮盘、风机、制动调节系统、动力调节系统；所述第一拉力传感器和所述第一钢丝绳连接，所述第二拉力传感器和所述第二钢丝绳连接；所述第一钢丝绳一端与所述第一固定机构连接，另一端绕过所述第一滑轮与所述棘轮盘连接；所述第二钢丝绳一端与所述第一固定机构连接，另一端绕过所述第二滑轮与所述棘轮盘连接；所述棘轮盘与所述动力调节系统固定连接，所述风机连接所述制动调节系统和所述动力调节系统，通过所述动力调节系统为所述棘轮盘提供动力控制所述棘轮盘收放钢丝绳，限制交通长臂杆件的摆动幅度；风速过高时，制动调节系统对风机进行阻尼制动；

进一步的，所述风机包括风机叶片和风机轮轴，所述风机叶片为长方形且均匀分布风机轮轴一周；

进一步的，所述制动调节系统包括霍尔传感器和电磁制动器，所述霍尔传感器用于测量所述风机轮轴的转速，所述电磁制动器用于对所述风机轮轴进行制动；

进一步的，所述动力调节系统包括第一动力轮、第二动力轮、第一换向轮、第二换向轮、第一斜纹齿轮、第二斜纹齿轮和电机；所述第一动力轮为单层平纹齿轮；所述第一换向轮为双层平纹齿轮，且上层轮和下层轮顺时针转动上下联动，逆时针空转；所述第二换向轮为双层平纹齿轮，且上层轮和下层轮逆时针转动上下联动，顺时针空转；所述第二动力轮是由上层轮为平纹齿轮，下层轮为斜纹齿轮的双层轮组成，且上层轮和下层轮联动；所述第一动力轮固定在所述风机轮轴下端，所述第一动力轮与所述第一换向轮上层轮和所述第二换向轮上层轮相啮合，所述第一换向轮的上层轮和所述第二换向轮的上层轮非常接近但不啮合；所述第一换向轮下层轮和所述第二换向轮下层轮相啮合；所述第二换向轮下层轮与所述第二动力轮的上层轮相啮合，所述第一斜纹齿轮和所述第二斜纹齿轮相同，方向相反固定于所述电机轴上，通过所述电机控制所述第一斜纹齿轮和所述第二斜纹齿轮与所述第二动力轮的下层斜纹齿轮间的啮合；

进一步的，当风机叶片顺时针旋转时，带动第一动力轮顺时针旋转，第一动力轮带动第一换向轮的上层轮和第二换向轮的上层轮逆时针旋转，则第一换向轮下层轮空转，而第二换向轮下层轮同上层轮联动逆时针旋转；当风机叶片逆时针旋转时，带动第一动力轮逆时针旋转，第一动力轮带动第一换向轮的上层轮和第二换向轮的上层轮顺时针旋转，则第一换向轮下层轮同上层轮联动顺时针旋转；带动的第二换向轮下层轮逆时针旋转；

进一步的，所述风机包括风机叶片和风机轮轴，所述风机叶片为长方形且均匀分布风机轮轴一周；所述风机轮轴上固定有所述霍尔传感器和所述电磁制动器，所述风机轮轴下端固定有所述第一动力轮；

进一步的，所述第一固定机构固定于交通长臂杆件远立杆端头内中心位置；所述第一滑轮固定于交通长臂杆件悬臂杆与立杆连接处的内侧壁上方，所述第二滑轮固定于交通长臂杆件悬臂杆与立杆连接处的内侧壁下方；

进一步的，所述棘轮盘位于所述第一滑轮和所述第二滑轮的中间，所述第一钢丝绳和所述第二钢丝绳均固定在所述棘轮盘的同一位置；

本申请的技术方案的有益效果：

利用风能转化来降低大风对交通长臂杆件引起的振动幅度的影响，节能高效，设计新颖，无需加大交通长臂杆件杆体的几何尺寸，也无需探索改变原有的材料强度及加工工艺而产生新的安全隐患。

通过将风力转化为对交通长臂杆件的拉力，可调节交通长臂杆件的摆动幅度，在一定范围内实现自适应；装置的制动调节系统设计，使风速过高时，风机进行阻尼制动，防止拉力过大造成安全隐患。

拉力阈值设计，使装置在一定的风力范围内对钢丝绳进行收紧和释放使装置对交通长臂杆件振动幅度进行调节，使交通长臂杆件在一定范围内保持相对稳定状态。

风机外形为与交通长臂杆件立杆截面等大的圆柱形，立于立杆顶端，其他部分位于立杆内，充分利用立杆内部空间，装置整体对交通长臂杆件无改动，简洁美观；

在交通长臂杆件内部采用内置双向钢丝绳对杆体进行调整，受力均匀稳固；

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置示意图；

图2为本申请提供的交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置动力调节系统轴侧图；

图3为本申请提供的交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置动力调节系统俯视图；

图4为本申请提供的交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置动力调节系统正视图；

图5为本申请提供的交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置整体布局示意图；

图中标号说明：

1、第一固定结构；2、第一滑轮；3、第二滑轮；4、第一钢丝绳；5、第二钢丝绳；6、第一拉力传感器；7、第二拉力传感器；8、棘轮盘；9、风机；10、制动调节系统；11、动力调节系统；91、风机叶片；92、风机轮轴；101、霍尔传感器；102、电磁制动器；111、第一动力轮；112、第二动力轮；113、第一换向轮；114、第二换向轮；115、第一斜纹齿轮；116、第二斜纹齿轮；117、电机；12、控制系统；13、立杆；14、交通长臂杆件悬臂杆；

实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

在可选的实施例中，如图1所示，交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，包括：第一固定机构1、第一滑轮2、第二滑轮3、第一钢丝绳4、第二钢丝绳5、第一拉力传感器6、第二拉力传感器7、棘轮盘8、风机9、制动调节系统10、动力调节系统11；风机9包括风机叶片91和风机轮轴92，风机叶片91为长方形且均匀分布风机轮轴92一周；制动调节系统10包括霍尔传感器101和电磁制动器102，霍尔传感器101用于测量风机轮轴92的转速，电磁制动器102用于对风机轮轴92进行制动；动力调节系统11包括第一动力轮111、第二动力轮112、第一换向轮113、第二换向轮114、第一斜纹齿轮115、第二斜纹齿轮116和电机117；

霍尔传感器101和电磁制动器102固定于风机轮轴92上端，动力调节系统11的第一动力轮111固定于风机轮轴92下端；第一固定机构1固定于交通长臂杆件悬臂杆14远立杆端头内中心位置；第一滑轮2固定于交通长臂杆件悬臂杆14与立杆13连接处的内侧壁上方，第二滑轮3固定于交通长臂杆件悬臂杆14与立杆13连接处的内侧壁下方；棘轮盘8位于第一滑轮2和第二滑轮3的中间，第一钢丝绳4和第二钢丝绳5固定在棘轮盘8的同一位置；第一拉力传感器6和第一钢丝绳4连接，第二拉力传感器7和第二钢丝绳5连接；第一钢丝绳4的一端与第一固定机构1连接，另一端绕过第一滑轮2与棘轮盘8连接；第二钢丝绳5的一端与第一固定机构1连接，另一端绕过第二滑轮3与棘轮盘8连接；棘轮盘8与动力调节系统11的第二斜纹齿轮116固定连接；

本实施例中如图2所示，动力调节系统11包括第一动力轮111、第二动力轮112、第一换向轮113、第二换向轮114、第一斜纹齿轮115、第二斜纹齿轮116、电机117；其中，第一动力轮111为单层平纹齿轮；第一换向轮112为双层平纹齿轮，且上层轮和下层轮顺时针转动上下联动，逆时针空转；第二换向轮113为双层平纹齿轮，且上层轮和下层轮逆时针转动上下联动，顺时针空转；第二动力轮114是由上层轮为平纹齿轮，下层轮为斜纹齿轮的双层轮组成，且上层轮和下层轮联动；第一动力轮111固定在风机轮轴92下端，第一动力轮111与第一换向轮113上层轮和第二换向轮114上层轮相啮合，第一换向轮113的上层轮和第二换向轮114的上层轮非常接近但不啮合；第一换向轮113下层轮和第二换向轮114下层轮相啮合；第二换向轮114下层轮与第二动力轮112的上层轮相啮合；当风机叶片91顺时针旋转时，风机轮轴92带动第一动力轮111顺时针旋转，第一动力轮111带动第一换向轮113的上层轮和第二换向轮114的上层轮逆时针旋转，则第一换向轮113下层轮空转，而第二换向轮114下层轮同上层轮联动逆时针旋转，带动第二动力轮112的上层轮和下层轮同时顺时针旋转；当风机叶片91逆时针旋转时，风机轮轴92带动第一动力轮111逆时针旋转，第一动力轮111带动第一换向轮113的上层轮和第二换向轮114的上层轮顺时针旋转，则第一换向轮113下层轮同上层轮联动顺时针旋转，带动第二换向轮114下层轮逆时针旋转，带动第二动力轮112的上层轮和下层轮同时顺时针旋转；不论风机顺时针旋转还是逆时针旋转，第二动力轮112都作顺时针旋转；第一斜纹齿轮115和第二斜纹齿轮116大小齿数相同，本实施例中电机117为直线推杆电机，电机117的伸缩轴上固定有轴承座，第一斜纹齿轮115和第二斜纹齿轮116方向相反固定于轴承座上，通过电机控制第一斜纹齿轮115和第二斜纹齿轮116与第二动力轮112的下层斜纹齿轮间的啮合；

控制系统12中设定风机9转速阈值，当霍尔传感器101测得风机轮轴92的转速高于设定转速阈值时，电磁制动器102将会对风机轮轴92进行制动，直至风机轮轴92转速低于设定转速阈值电磁制动器102停止动作；

控制系统12中设定钢丝绳拉力阈值1和拉力阈值2，交通长臂杆件悬臂杆14处于稳定状态时第一钢丝绳4和第二钢丝绳5的拉力值设定为拉力阈值1，第一斜纹齿轮115和第二斜纹齿轮116的初始状态是位于第二动力轮112的两侧且均没有与第二动力轮112相啮合；大风天气时，大风引起交通长臂杆件悬臂杆14上下摆动，当第一拉力传感器6或第二拉力传感器7数值低于拉力阈值1时，电机117的伸缩轴收缩使第一斜纹齿轮115与第二动力轮112相啮合，带动棘轮盘8旋转卷入第一钢丝绳4和第二钢丝绳5；当第一拉力传感器6和第二拉力传感器7数值均达到拉力阈值2时，电机117的伸缩轴伸长使第一斜纹齿轮115和第二斜纹齿轮116回到初始状态；当大风变小后，第一拉力传感器6或第二拉力传感器7数值高于拉力阈值2时，电机117的伸缩轴伸长使第二斜纹齿轮116与第二动力轮112相啮合，带动棘轮盘8反方向旋转松出第一钢丝绳和第二钢丝绳，直至第一传感器或第二传感器达到拉力阈值1，电机117的伸缩轴收缩使第一斜纹齿轮115和第二斜纹齿轮116回到初始状态；通过控制棘轮盘8收放钢丝绳调节交通长臂杆件的摆动幅度，使交通长臂杆件悬臂杆14在一定范围内保持相对稳定状态；

值得说明的是，如图1所示，本实施例只展现了交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置的一种实施方式，但不表示本申请提供的交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置只有这一种布置方式；具体设置的数量、位置、角度等都可根据实际应用中的需要进行设置。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“上端”、“下端”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述的实施例仅是对本申请的优选方式进行描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，其特征在于，包括：第一固定机构、第一滑轮、第二滑轮、第一钢丝绳、第二钢丝绳、第一拉力传感器、第二拉力传感器、棘轮盘、风机、制动调节系统、动力调节系统；所述第一拉力传感器和所述第一钢丝绳连接，所述第二拉力传感器和所述第二钢丝绳连接；所述第一钢丝绳一端与所述第一固定机构连接，另一端绕过所述第一滑轮与所述棘轮盘连接；所述第二钢丝绳一端与所述第一固定机构连接，另一端绕过所述第二滑轮与所述棘轮盘连接；所述棘轮盘与所述动力调节系统固定连接，所述风机连接所述制动调节系统和所述动力调节系统，通过所述动力调节系统为所述棘轮盘提供动力控制所述棘轮盘收放钢丝绳，限制交通长臂杆件的摆动幅度；风速过高时，制动调节系统对风机进行阻尼制动。

2.根据权利要求1所述交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，其特征在于，所述风机包括风机叶片、风机轮轴；所述制动调节系统包括霍尔传感器、电磁制动器，所述霍尔传感器用于测量所述风机轮轴的转速，所述电磁制动器用于对所述风机轮轴进行制动；所述动力调节系统包括第一动力轮、第二动力轮、第一换向轮、第二换向轮、第一斜纹齿轮、第二斜纹齿轮和电机。

3.根据权利要求2所述交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，其特征在于，所述风机叶片为长方形且均匀分布所述风机轮轴一周。

4.根据权利要求2所述交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，其特征在于，所述风机轮轴上固定有所述霍尔传感器和所述电磁制动器，所述风机轮轴下端固定有所述第一动力轮。

5.根据权利要求2所述交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，其特征在于，所述第一动力轮为单层平纹齿轮；所述第一换向轮为双层平纹齿轮，且上层轮和下层轮顺时针转动上下联动，逆时针空转；所述第二换向轮为双层平纹齿轮，且上层轮和下层轮逆时针转动上下联动，顺时针空转；所述第二动力轮是由上层轮为平纹齿轮，下层轮为斜纹齿轮的双层轮组成，且上层轮和下层轮联动；所述第一动力轮固定在所述风机轮轴下端，所述第一动力轮与所述第一换向轮上层轮和所述第二换向轮上层轮相啮合，所述第一换向轮的上层轮和所述第二换向轮的上层轮非常接近但不啮合；所述第一换向轮下层轮和所述第二换向轮下层轮相啮合；所述第二换向轮下层轮与所述第二动力轮的上层轮相啮合，所述第一斜纹齿轮和所述第二斜纹齿轮相同，方向相反固定于所述电机轴上，通过所述电机控制所述第一斜纹齿轮和所述第二斜纹齿轮与所述第二动力轮的下层斜纹齿轮间的啮合。

6.根据权利要求1所述的交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，其特征在于，所述第一固定机构固定于交通长臂杆件远立杆端头内中心位置；所述第一滑轮固定于交通长臂杆件悬臂杆与立杆连接处的内侧壁上方，所述第二滑轮固定于交通长臂杆件悬臂杆与立杆连接处的内侧壁下方。

7.根据权利要求1所述的交通长臂杆件摆动幅度自动限制装置，其特征在于，所述棘轮盘位于所述第一滑轮和所述第二滑轮的中间；所述第一钢丝绳和所述第二钢丝绳均固定在所述棘轮盘的同一位置。