道路交通用挡风屏的制作方法
【专利摘要】本发明为一种道路交通用挡风屏，包括框架，框架内装有至少一片通过转动控制挡风率的挡风板，挡风板两端设有用以挡风板转动的转动轴，框架上开设有枢接孔，转动轴与枢接孔匹配连接，挡风板通过转动轴在框架上转动，框架上还设有用以限制挡风板转动的转动限制构造。本发明结构简单、经济适用、挡风效果好，挡风板可以根据不同的风速，在风压所产生的不平衡力矩作用下自动调整挡风屏透风率；在降低风速、保证车辆安全运行的同时，确保风挡结构和桥梁结构的安全。
【专利说明】道路交通用挡风屏
【技术领域】
[0001]本发明涉及道路交通安全设备【技术领域】，具体涉及一种道路交通用挡风屏。
【背景技术】
[0002]随着高速铁路的迅猛发展，由于高速列车运行时速高、列车轴重趋于轻量化，横风作用下的列车运行安全性日益凸显。在强侧风作用下，列车空气动力学性能恶化，列车空气阻力、升力和横向力迅速增加，严重时将导致列车脱轨或倾覆。日本新干线高速列车分别在2005年12月和2006年9月发生过两起因大风导致的列车倾覆事件。2007年2月，我国新疆发生了大风吹翻11节列车车厢的重大事故。2013年，我国京沪高铁也因大风引起了车辆晚点、停运，并造成了巨大经济损失和恶劣的社会影响。为此，我国《铁路客运专线技术管理办法(试行)》第178条规定:环境风速> 30m/s时，严禁动车组列车进入风区。针对这一标准，我国的郑西高铁、甬温高铁、京沪高铁等多条线路规定，当风速不大于20米/秒时，动车组可正常运行；当风速在20米/秒?25米/秒时，动车组将限速200公里/小时运行；当风速在25米/秒?30米/秒时，动车组限速120公里/小时运行，当风速大于30米/秒，禁止动车组进入风区运行。
[0003]为了提高强风地区车辆运行的安全性和运营通过能力，目前通常采用在铁路及公路线路旁设置挡风屏，以有效降低强侧风风速，减小作用在列车上的风荷载，提高列车的倾覆临界风速及行车安全性。如日本新干线高铁规定，铁路加装挡风墙后，车辆运行安全速度可以适当提高，如风速达到每秒25?30米，高速列车限速在160公里/小时；风速达到每秒30?35米(类似11、12级大风)，列车限速在70公里/小时，而无须停运。
[0004]在铁路及公路线路两旁设置风挡装置虽然可以降低风速、提高列车运行安全性和运营通过能力，但是设置风挡需要解决三个方面的问题:(1)风挡装置的挡风效率；(2)大风作用下风挡结构自身的稳定性；(3)由于在桥梁结构上增设了风挡，会改变桥梁结构的体形系数，导致作用在桥梁上的风荷载大幅增加，降低了桥梁结构的风振安全性。
[0005]目前，挡风屏均采用固化的结构，无法调节不同风速下作用在挡风屏上的风力，虽然挡风效率高，但风挡迎风面过大，作用在风挡装置上的风荷载过大。为确保强风作用下风挡装置不致破坏，则风挡装置需要做的很刚，但会导致风挡装置成本大幅上涨，同时安装、运输都不方便。如果挡风屏制作时设定的开孔率过大，虽然可以降低作用在风挡上的风荷载，但不能有效保障风挡装置的阻风效率，导致风速过高时对列车运行起不到安全保障作用。
[0006]因此，研究一种可以根据风速自动调节透风率的自适应挡风屏，实现横风作用下既可以降低风速确保车辆行车安全，又可以降低强风条件下作用在挡风屏和桥梁上的风荷载，确保挡风屏和桥梁结构安全，已成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]为了弥补现有技术的缺陷，本发明专利提供了一种道路交通用挡风屏，结构简单、经济适用、挡风效果好，挡风板可以根据不同的风速，在风压所产生的不平衡力矩作用下自动调整挡风屏透风率。在降低风速、保证车辆安全运行的同时，确保风挡结构和桥梁结构的安全。
[0008]为了实现上述技术目的，本发明专利的技术方案是:一种道路交通用挡风屏，包括框架，框架内装有至少一片通过转动控制挡风率的挡风板，挡风板两端设有用以挡风板转动的转动轴，框架上开设有枢接孔，转动轴与枢接孔匹配连接，挡风板通过转动轴在框架上转动，框架上还设有用以限制挡风板转动的转动限制构造。
[0009]优选地，转动限位构造为设于挡风板底部的配重质量块；或者转动限位构造为设于立柱上的限位卡销；或者转动限位构造为设于挡风板上的定位销以及设于立柱上的定位槽；转动限位构造为设于挡风板与立柱之间的复位弹性件；转动限位构造为设于挡风板和/或立柱上的磁性件。
[0010]优选地，转动限位构造沿弧线形布置。
[0011]优选地，挡风板两端的转动轴对称布置；转动轴的设置位置偏离挡风板的中线。
[0012]优选地，框架包括有至少两根立柱和/或至少一根横梁，挡风板安装在相邻两立柱之间，或者挡风板安装在相邻的立柱与横梁之间；或者框架包括有至少两根横梁，挡风板安装在相邻两横梁之间。
[0013]优选地，横梁固结相邻的两根立柱，横梁固结在立柱的端部和/或中部。
[0014]优选地，挡风板和/或立柱上设有用以控制挡风板开闭的控制设备。
[0015]优选地，立柱的横截面形状为方形、矩形、T字形、工字型或者圆形。
[0016]优选地，立柱为直柱、弯曲柱或者折线形柱，或者立柱为直线段与曲线段组成的柱体。
[0017]优选地，立柱为横截面尺寸上小下大的变截面柱体。
[0018]优选地，框架内装有多片挡风板，多片挡风板整齐排列。
[0019]优选地，控制设备连接单片挡风板、多片挡风板或者全部挡风板，并控制单片挡风板、多片挡风板或者全部挡风板的开闭。
[0020]优选地，挡风板上开设有至少一个用以透风的通风孔。
[0021]优选地，通风孔为圆孔、方孔、椭圆孔或菱形孔中的至少一种。
[0022]优选地，挡风板为平板、弧形板或者折线形板。
[0023]优选地，挡风板为厚度均匀的板或者厚度不均的板。
[0024]优选地，挡风板沿水平力向安装在框架内，或者挡风板沿竖直方向安装在框架内，或者挡风板沿斜向安装在框架内。
[0025]优选地，框架内设有用以将框架划分为多个分区的加劲板，每个分区内均设有挡风板。
[0026]本发明专利有益效果在于:
[0027]本道路交通用挡风屏，当侧向风吹在挡风屏上时，风压在挡风板上产生不平衡转动力矩，驱动挡风板绕转动轴转动，使挡风板相对挡风屏框架打开一定角度，从而实现挡风屏的透风率可以随着风速的不同而自动调节；利用转动限制构造对挡风板开启的阻碍作用，可以依据风力的大小自动控制挡风板的打开角度，控制挡风屏透风率。当风速较低时，转动限制构造对于挡风板的开启阻碍远远大于作用在挡风板上的风力，作用在挡风板上的不平衡力矩较小，挡风板打开角度小，挡风屏透风率低，可以有效抑制低速风的风速，确保车辆运行安全；随着风速的增加，转动限制构造对于挡风板的开启阻碍相对于增大的外力处于逐渐减小的状态，作用在挡风板上的不平衡力矩逐渐增大，挡风板的打开角度逐渐增大，从而提高挡风屏的透风率，降低强风时作用在挡风屏上的风荷载，避免强风时挡风屏破坏；尤其是当挡风屏直接安装在桥梁上时，可以有效降低强风情况下，桥梁所受到的横向风荷载，确保桥梁结构安全。本发明专利结构简单、经济适用、挡风效果好，挡风板可以根据不同的风速，在风压所产生的不平衡力矩作用下自动调整挡风屏透风率。并可以根据使用环境的要求，合理确定挡风板的最大和最小开合角度，在降低风速、保证车辆安全运行的同时，确保风挡结构和桥梁结构的安全。
[0028]下面结合附图对本发明专利作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明实施例的道路交通用挡风屏的结构示意图；
[0030]图2是本发明实施例的道路交通用挡风屏在铁路桥梁上的应用示意图；
[0031]图3是本发明实施例的道路交通用挡风屏在铁路路基上的应用示意图；
[0032]图4是本发明实施例的道路交通用挡风屏受力示意图；
[0033]图5_a是矩形平面挡风板；图5_b是带限位销和复位弹簧孔的矩形平面挡风板；图5-c是带限位销的矩形平面挡风板；图5-(1是带孔矩形平面挡风板；图51是配质量块的带孔矩形平面挡风板；图5-f是配质量块的矩形平面挡风板；
[0034]图6_a是矩形曲面挡风板；图6_b是带限位销和复位弹簧孔的矩形曲面挡风板；图6-c是带限位销的矩形曲面挡风板；图6-(1是带孔矩形曲面挡风板；图61是配质量块的带孔矩形曲面挡风板；图6-f是配质量块的矩形曲面挡风板；
[0035]图7_a是矩形立柱；图7_b是方形立柱；图7_c是圆形立柱；图7_d是工字型立柱；图7-e是T字型立柱；图7-f是曲线形立柱；
[0036]图8_a是不带限位装置和通风孔的挡风屏关闭状态平面图；图8_b是不带限位装置和通风孔的挡风屏关闭状态轴侧图；图8-c是不带限位装置和通风孔的挡风屏开启状态轴侧图；
[0037]图9_a是带限位装置的挡风屏关闭状态平面图；图9_b是带限位装置的挡风屏关闭状态轴侧图；图9-c是带限位装置的挡风屏开启状态轴侧图；
[0038]图ΙΟ-a是带多级限位装置挡风屏关闭状态平面图；图ΙΟ-b是带多级限位装置的挡风屏关闭状态轴侧图；图10-c是带多级限位装置的挡风屏开启状态轴侧图；
[0039]图ΙΙ-a是带弧形滑道限位装置的挡风屏关闭状态平面图；图11-b是带弧形滑道限位装置的挡风屏关闭状态轴侧图；图11-c是带弧形滑道限位装置的挡风屏开启状态轴侧图；
[0040]图12-a是带复位弹簧装置的挡风屏关闭状态平面图；图12-b是带复位弹簧装置的挡风屏关闭状态轴侧图；图12-c是带复位弹簧装置的挡风屏开启状态轴侧图；
[0041]图13-a是带配重质量的挡风屏关闭状态平面图；图13-b是带配重质量的挡风屏关闭状态轴侧图；图13-c是带配重质量的挡风屏开启状态轴侧图；
[0042]图14-a是挡风板混装的挡风屏关闭状态平面图；图14_b是挡风板混装的挡风屏关闭状态轴侧图；图14-c是挡风板混装的挡风屏开启状态轴侧图；
[0043]图15-a是挡风板混装带限位装置的挡风屏关闭状态平面图；图15_b是挡风板混装带限位装置的挡风屏关闭状态轴侧图；图15-c是挡风板混装带限位装置的挡风屏开启状态轴侧图；
[0044]图16-a是挡风板混装带多级限位装置的挡风屏关闭状态平面图；图16_b是挡风板混装带多级限位装置的挡风屏关闭状态轴侧图；图16-c是挡风板混装带多级限位装置的挡风屏开启状态轴侧图；
[0045]图17-a是带通风孔的挡风屏关闭状态平面图；图17_b是带通风孔的挡风屏关闭状态轴侧图；图17-c是带通风孔的挡风屏开启状态轴侧图；
[0046]图18-a是带通风孔和限位装置的挡风屏关闭状态平面图；图18_b是带通风孔和限位装置的挡风屏关闭状态轴侧图；图18-c是带通风孔和限位装置的挡风屏开启状态轴侧图；
[0047]图19-a是带通风孔和多级限位装置的挡风屏关闭状态平面图；图19_b是带通风孔和多级限位装置的挡风屏关闭状态轴侧图；图19-c 一种带通风孔和多级限位装置的挡风屏开启状态轴侧图；
[0048]图20-a是不带通风孔和限位装置挡风屏关闭状态平面图；图20_b是不带通风孔和限位装置挡风屏关闭状态轴测图；图20-c是不带通风孔和限位装置挡风屏开启状态轴测图；
[0049]图21-a是带限位装置挡风屏关闭状态平面图；图21_b是带限位装置挡风屏关闭状态轴测图；图21-c是带限位装置挡风屏开启状态轴测图；
[0050]图22-a是带多级限位装置挡风屏关闭状态平面图；图22_b是带多级限位装置挡风屏关闭状态轴测图；图22-c是带多级限位装置挡风屏开启状态轴测图；
[0051]图23-a是带弧形滑道限位装置挡风屏关闭状态平面图；图23_b是带弧形滑道限位装置挡风屏关闭状态轴测图；图23-c是带弧形滑道限位装置挡风屏开启状态轴测图；
[0052]其中I为立柱,2为枢接孔,3为挡风板,4为转动轴,5为复位弹簧,6为限位销,7为复位弹簧插孔，8为通风孔,9为配重质量块，10为曲面挡风板，11为方形立柱，12为圆形立柱，13为工字型立柱，14为T字型立柱，15为曲线立柱，16为限位销孔，17为弧形滑道，18为横梁，19为车辆，20为桥梁，21为桥墩，22为路基。
【具体实施方式】
[0053]下面对本发明专利技术内容的进一步说明，但并非对本发明专利实质内容的限制。
[0054]道路交通用挡风屏包括框架，框架内装有至少一片通过转动控制挡风率的挡风板3，挡风板3两端设有用以挡风板3转动的转动轴4，框架上开设有枢接孔2，转动轴4与枢接孔2匹配连接，挡风板3通过转动轴4在框架上转动，框架上还设有用以限制挡风板3转动的转动限制构造。本道路交通用挡风屏，当侧向风吹在挡风屏上时，风压在挡风板3上产生不平衡转动力矩，驱动挡风板3绕转动轴4转动，使挡风板3相对挡风屏框架打开一定角度，从而实现挡风屏的透风率可以随着风速的不同而自动调节；利用转动限制构造对挡风板3开启的阻碍作用，可以依据风力的大小自动控制挡风板3的打开角度，控制挡风屏透风率。当风速较低时，转动限制构造对于挡风板3的开启阻碍远远大于作用在挡风板3上的风力，作用在挡风板3上的不平衡力矩较小，挡风板3打开角度小，挡风屏透风率低，可以有效抑制低速风的风速，确保车辆运行安全；随着风速的增加，转动限制构造对于挡风板3的开启阻碍相对于增大的外力处于逐渐减小的状态，作用在挡风板3上的不平衡力矩逐渐增大，挡风板3的打开角度逐渐增大，从而提高挡风屏的透风率，降低强风时作用在挡风屏上的风荷载，避免强风时挡风屏破坏；尤其是当挡风屏直接安装在桥梁20上时，可以有效降低强风情况下，桥梁20所受到的横向风荷载，确保桥梁20结构安全。本发明专利结构简单、经济适用、挡风效果好，挡风板3可以根据不同的风速，在风压所产生的不平衡力矩作用下自动调整挡风屏透风率。并可以根据使用环境的要求，合理确定挡风板3的最大和最小开合角度，在降低风速、保证车辆安全运行的同时，确保风挡结构和桥梁结构的安全。挡风板3可以是平面形状，也可以是带有一定弧度板，或者任意其他形状。挡风板3可以是厚薄和质量均匀的板，也可以是厚薄不均匀和/或质量不均匀的板。挡风屏可以是平面形状，也可以是带有一定弧度的形状，或者为任意其他形状。
[0055]其还在于，转动限位构造为设于挡风板3底部的配重质量块9 ;或者转动限位构造为设于立柱I上的限位卡销；或者转动限位构造为设于挡风板3上的定位销以及设于立柱I上的定位槽；转动限位构造为设于挡风板3与立柱I之间的复位弹性件；转动限位构造为设于挡风板3和/或立柱I上的磁性件。挡风板3的限位销6固定在挡风屏的框架上，可以控制挡风板3的最大开启角度和最小打开角度。通过控制挡风板3的安装方向和开启方向，可以使风在通过挡风屏以后，改变风向，使风向上吹、平吹或者向下吹；也可以使风向左吹或者向右吹。可转动的挡风板3可以是依靠自重产生的不平衡力矩实现无风状态下的关闭，也可以是依靠辅助装置实现无风状态下的关闭，辅助装置可以为弹簧、磁铁、以及其他任何用以限制或阻碍挡风板3开启的装置。随着可转动挡风板3的打开角度不同，所述风挡装置的透风率可以在0-95%范围内连续变化。
[0056]其还在于，转动限位构造沿弧线形布置。
[0057]其还在于，挡风板3两端的转动轴4对称布置；转动轴4的设置位置偏离挡风板3的中线。
[0058]其还在于，框架包括有至少两根立柱I和/或至少一根横梁18，挡风板3安装在相邻两立柱I之间，或者挡风板3安装在相邻的立柱I与横梁18之间；或者框架包括有至少两根横梁18，挡风板3安装在相邻两横梁18之间。挡风屏的框架可以是仅由立柱I组成；或者挡风屏的框架可以是由立柱I和横梁18组成；或者挡风屏的框架可以是由立柱1、横梁18和加劲肋组成。
[0059]其还在于，横梁18固结相邻的两根立柱1，横梁18固结在立柱I的端部和/或中部。
[0060]其还在于，挡风板3和/或立柱I上设有用以控制挡风板3开闭的控制设备。
[0061]其还在于，立柱I的横截面形状为方形、矩形、T字形、工字型或者圆形。
[0062]其还在于，立柱I为直柱、弯曲柱或者折线形柱，或者立柱I为直线段与曲线段组成的柱体。
[0063]其还在于，立柱I为横截面尺寸上小下大的变截面柱体。
[0064]其还在于，框架内装有多片挡风板3，多片挡风板3整齐排列。[0065]其还在于，控制设备连接单片挡风板3、多片挡风板3或者全部挡风板3，并控制单片挡风板3、多片挡风板3或者全部挡风板3的开闭。挡风板3在没有风吹的情况下，可以是完全封闭状态，也可以是打开状态。
[0066]其还在于，挡风板3上开设有至少一个用以透风的通风孔8。
[0067]其还在于，通风孔8为圆孔、方孔、椭圆孔或菱形孔中的至少一种。
[0068]其还在于，挡风板3为平板、弧形板或者折线形板。
[0069]其还在于，挡风板3为厚度均匀的板或者厚度不均的板。
[0070]其还在于，挡风板3沿水平方向安装在框架内，或者挡风板3沿竖直方向安装在框架内，或者挡风板3沿斜向安装在框架内。可转动的挡风板和挡风屏可以设置在同一个平面内。可转动的挡风板可以水平方向安装，也可以是竖直方向安装，也可以是任意其他角度安装。
[0071]其还在于，框架内设有用以将框架划分为多个分区的加劲板，每个分区内均设有挡风板3。挡风屏可以是一个分区，也可以是通过在挡风屏框架上设置加劲板划分为多个分区。
[0072]图1是本发明实施例的道路交通用挡风屏的结构示意图；如图1所示，自适应挡风屏包括立柱1、可转动的挡风板3、限位销6。可转动的挡风板3通过转动轴4插接在立柱I的枢接孔2内，在侧向风作用下，挡风板3可以绕转动轴4转动一定角度，从而调整挡风屏的透风率。挡风板3通过限位销6插在立柱I上的限位销孔16内，挡风板3的限位销6可以控制侧风作用下挡风板3的最大转动角度，从而控制挡风屏的最大透风率。图2是本发明实施例的道路交通用挡风屏在铁路桥梁上的应用示意图；图3是本发明实施例的道路交通用挡风屏在铁路路基上的应用示意图；图2和图3分别是图1所示的自适应挡风屏在桥梁20和路基22上的应用实例。如图2所示，桥梁20架设在桥墩21上，铁路架设在桥梁20上，挡风屏架设在铁路两侧，车辆19从两块挡风屏之间穿过。如图3所示，铁路架设在路基22上，挡风屏架设在铁路两侧，车辆19从两块挡风屏之间穿过。
[0073]图4是本发明实施例的道路交通用挡风屏受力示意图；如图4所示，挡风屏工作时挡风板3受到自身重力，风压力以及外加力的作用。其中挡风板3所受风压力可由公式(I)求得。当某一时刻挡风板3的自身重力、挡风板3受到的风压力以及外加力对转动轴4三者达到静力平衡时，可由平衡条件得式(2) (3) (4):
【权利要求】
1.一种道路交通用挡风屏，包括框架，其特征在于，框架内装有至少一片通过转动控制挡风率的挡风板，挡风板两端设有用以挡风板转动的转动轴，框架上开设有枢接孔，转动轴与枢接孔匹配连接，挡风板通过转动轴在框架上转动，框架上还设有用以限制挡风板转动的转动限制构造。
2.根据权利要求1所述的道路交通用挡风屏，其特征在于，转动限位构造为设于挡风板底部的配重质量块；或者转动限位构造为设于立柱上的限位卡销；或者转动限位构造为设于挡风板上的定位销以及设于立柱上的定位槽；转动限位构造为设于挡风板与立柱之间的复位弹性件；转动限位构造为设于挡风板和/或立柱上的磁性件。
3.根据权利要求1所述的道路交通用挡风屏，其特征在于，转动限位构造沿弧线形布置。
4.根据权利要求1所述的道路交通用挡风屏，其特征在于，挡风板两端的转动轴对称布置；转动轴的设置位置偏离挡风板的中线。
5.根据权利要求1所述的道路交通用挡风屏，其特征在于，框架包括有至少两根立柱和/或至少一根横梁，挡风板安装在相邻两立柱之间，或者挡风板安装在相邻的立柱与横梁之间；或者框架包括有至少两根横梁，挡风板安装在相邻两横梁之间。
6.根据权 利要求5所述的道路交通用挡风屏，其特征在于，横梁固结相邻的两根立柱，横梁固结在立柱的端部和/或中部。
7.根据权利要求6所述的道路交通用挡风屏，其特征在于，挡风板和/或立柱上设有用以控制挡风板开闭的控制设备。
8.根据权利要求5所述的道路交通用挡风屏，其特征在于，立柱的横截面形状为方形、矩形、T字形、工字型或者圆形。
9.根据权利要求5所述的道路交通用挡风屏，其特征在于，立柱为直柱、弯曲柱或者折线形柱，或者立柱为直线段与曲线段组成的柱体；或者立柱为横截面尺寸上小下大的变截面柱体。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的道路交通用挡风屏，其特征在于，框架内装有多片挡风板，多片挡风板整齐排列；或者控制设备连接单片挡风板、多片挡风板或者全部挡风板，并控制单片挡风板、多片挡风板或者全部挡风板的开闭；或者挡风板上开设有至少一个用以透风的通风孔；或者通风孔为圆孔、方孔、椭圆孔或菱形孔中的至少一种；或者挡风板为平板、弧形板或者折线形板；或者挡风板为厚度均匀的板或者厚度不均的板；或者挡风板沿水平方向安装在框架内，或者挡风板沿竖直方向安装在框架内，或者挡风板沿斜向安装在框架内；或者框架内设有用以将框架划分为多个分区的加劲板，每个分区内均设有挡风板。
【文档编号】E01F7/02GK104018439SQ201410280318
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】朱志辉 申请人:中南大学