基于安全限高理念的新型智能全自动限高栏及其工作方法与流程

本发明属于交通安全设施技术领域，具体涉及一种以提前预警，保证人、车、杆均无损伤，并即时拍照惩治，达到安全限高目的的智能全自动限高栏及其工作方法。

背景技术：

近年来，我国交通基础设置的快速发展，相应的附属设施也相应发展，其中就包括近年来饱受争议的限高杆，本着以防止大型车辆影响交通、损坏路面、压坏桥体及撞毁涵洞隧道顶部等目的为出发点，道路限高杆、隧道限高杆、桥梁限高龙门架等限高设施逐渐出现在人们的视野中并由于其必要性被广泛使用。然而目前主流限高杆大多采用刚性门架结构，其材质为坚硬的钢材，以强硬手段拦截超高车辆，往往导致车毁人亡、限高杆损坏的惨剧，一系列“限高杆毁车杀人”事件于全国各地不断发生，类似1·26天津大巴车撞杆、永定河北侧货车撞杆等限高杆事故的悲剧仍在上演，甚至包括不久前10月29日“江西新余一少年将身体伸出轿车天窗撞限高杆身亡”事故的发生，究其原因，有时可能由于司机的疏忽大意，有时可能因为限高杆高度不合理或者警示标志的缺失，但无论哪种原因，要达到保护道桥隧的目的，绝不需要以生命和流血为代价。

从“限高杆事故”的发生原因角度考虑，超高车辆撞上限高杆，无非是由于司机的疏忽或限高栏上相关警示标志的缺失造成的，总而言之就是缺少让司机及时掌握车辆超高信息的提醒措施。

技术实现要素：

本发明为了解决现存传统限高杆的安全隐患等问题，以原理科学、结构简单、自动操作、安全和经济为出发点，设计一种可以做到“事前提示、事中警告、事后惩罚”的基于安全限高理念的新型智能全自动限高栏及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于安全限高理念的新型智能全自动限高栏，包括左竖杆、右竖杆、左横杆和右横杆，左竖杆和右竖杆均垂直设置，左横杆和右横杆均水平设置，左横杆左端通过左套筒转动连接在左横杆上端，右横杆右端通过右套筒转动连接在右横杆上端，左横杆和右横杆位于同一直线上且左横杆右端与右横杆左端接触，左横杆左端与左竖杆上端之间设置有左液压阻尼器，右横杆右端与右竖杆上端之间设置有右液压阻尼器；左套筒前侧和右套筒前侧分别固定连接有一根高于左横杆和右横杆的仪器杆，两根仪器杆位于同一直线上，两根仪器杆所在的垂直面位于左横杆和右横杆所在的垂直面的前侧，两根仪器杆上均安装有红外传感器、高清摄像头、警报装置和太阳能电池板。

仪器杆包括斜杆段和直杆段，斜杆段下端与套筒前侧固定连接，直杆段位于左横杆和右横杆上方，直杆段与左横杆平行且与斜杆段上端固定连接，红外传感器、高清摄像头、警报装置和太阳能电池板均安装在直杆段上。

左横杆和右横杆的构造相同且均为金属管体制成，金属管体外部裹覆具有缓冲作用的弹性材料层；左横杆和右横杆在水平方向上采用长度可调的类伞柄伸缩结构。

左横杆右端部后侧设置有嵌合槽，右横杆左端部前侧设置有向左延伸的嵌合块，当左横杆和右横杆位于同一直线时，嵌合块嵌合在嵌合槽内，在嵌合块前侧面和嵌合槽后侧面均设置有相互磁力吸引的磁铁块；嵌合槽内设置有用于监控嵌合块到位的传感器。

左竖杆和右竖杆的构造相同且左右对称布置；左竖杆和右竖杆均包括自上而下依次设置的轮轴段、现制段和基础段，轮轴段、现制段和基础段均为空心圆管，轮轴段的外径小于现制段的外径，现制段的外径小于基础段的外径，基础段下端固定在路面上，现制段下端设有外径等于基础段的下法兰盘，轮轴段下端设有外径等于现制段的上法兰盘，下法兰盘下侧面与基础段上端面、上法兰盘下侧面与现制段上端面之间均通过紧固螺栓固定连接，左套筒套在左侧的轮轴段上，右套筒套在右侧的轮轴段上，轮轴段上端设置有限位环板。

左竖杆、右竖杆、左横杆和右横杆外表面均涂覆有反光材料。

基于安全限高理念的新型智能全自动限高栏的工作方法，包括以下步骤，

（1）超高车辆行驶至距左横杆或右横杆水平距离为x米时，红外传感器感应到超高车辆并触发警报装置，警报装置发出语音提醒和灯光闪烁的超高警示，同时高清摄像头进行连续拍照记录超高车辆信息；

（2）、超高车辆的驾驶员无视警报装置发出的超高警示，仍然向前行驶，当超高车辆撞上左横杆或右横杆时，由于左横杆或右横杆外表面设置的弹性材料层，并且左套筒转动连接在左侧的轮轴段上，右套筒转动连接在右侧的轮轴段上，撞击力大于磁铁块之间吸引力，左横杆或右横杆分别以同侧的轮轴段为轴线向前转动被撞开，嵌合槽内的传感器监测到嵌合块脱离嵌合槽，将信息传输给警报装置，警报装置发出更严厉的警报声；

（3）待超高车辆闯岗通过后，左横杆在左液压阻尼器或右横杆在右液压阻尼器的作用缓慢恢复原位，直到嵌合块再次嵌合到嵌合槽内，警报声自动消除，同时触发高清摄像头将刚刚拍下的照片上传到交警部门的路况监控系统。

步骤（1）中的具体优化设计为超高车辆预警功能，由红外传感器提供，仪器杆上的红外传感器的监测视线与水平面呈一定角度α斜向下发出有一定距离p米的红外光线，探测前方水平距离x米处的障碍物，即达到超高限制的车辆，其中x＝pcosα。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

两根仪器杆分别连接于左套筒和右套筒而互相不接触，即超高车辆撞击左横杆或右横杆转动，仪器杆也随着转动，仪器杆始终不与左横杆或右横杆直接接触，从而避免超高车辆撞上左横杆或右横杆时的冲击力传递给仪器杆而影响其上的精密电子仪器工作；横杆与竖杆的转动连接出除了套筒还安装有液压阻尼器，其工作原理及效果同闭门器，可使横杆被撞开后恢复原位时速度不至于太高造成高速回弹的振动而影响正常交通。

左横杆和右横杆的材料可选择使用内部坚硬的钢管，外部裹覆具有缓冲抗震作用的弹性材料层，以此减弱与超高车辆碰撞时杆自身受到的冲击力以及对车辆的反冲力，配合转动连接在左套筒和右套筒，可做到极大程度减弱碰撞造成的损坏和破坏，且同时使误撞限高杆的司机接收到实际的撞击感，同时传感器在左横杆或右横杆被碰撞时触发安装到左竖杆或右竖杆上的警报器，对驾驶员发起双重警报提醒其车辆超高应当掉头改道或停止前进，且不会造成限高杆和车辆双双损毁的局面。

左横杆和右横杆相接处由特殊的嵌合结构及小型磁场连接，而磁吸力则为安装在嵌合槽和嵌合块之间的磁铁提供，目的是方便车辆碰撞时可以推开左横杆和右横杆而平时左横杆和右横杆不会由于风力被吹开。

红外传感器的发射方向为向前下方且具有一定距离，使红外线为一条斜向下的直线段，且其终点高度与横杆高度即限高高度相同并居于两侧竖杆间横杆全长中垂线上，从而可以感应到驶至限高杆一定距离x米内的超高车辆，同时触发语音闪烁警报装置及高清摄像头的连拍系统，通过语音和灯光闪烁提前给驾乘人员报警并记录下超高车辆的信息，而后若传感器感应到左横杆或右横杆被撞开，则自动对刚才拍摄的车辆照片进行上传与储存，以便事后究责；红外传感器、警报装置和高清摄像头均由太阳能电池板供能，且日间储存的能量可用于夜间或其他无阳光时间，以符合节能的绿色观念。

本年发明适用于严禁大车通行的有严格保护要求的道路、桥梁、隧道、涵洞等交通段，可于本发明中的限高杆一定距离后方设置同样高度即限制高度的传统限高杆，但也需在横杆上裹覆具有缓冲抗震作用的弹性材料，以达到拦下大车、保护路段且保证人车安全的目的。

左竖杆和右竖杆分段组成，各段皆为具有一定管壁厚度的空心圆管，基础段和轮轴段可预制，中间由现制段链接，三段直径不同，三段之间通过法兰盘和螺栓连接，基础段和轮轴段为预制段，基础段为底座，长度可为2米（考虑到常见限高杆高度为2到4米），轮轴段长度与轮轴高度相同，仅用于安置左套筒或右套筒，而现制段为长度未定的一段，待道路限高高度已定后再筑制，其长度为道路限高高度与基础段（2米）的差值，倘若限高杆已使用于道路，而数年后道路限高高度有所改变的话，可以仅靠拆卸现制段并重制现制段来实现限高杆的高度调整。

综上所述，针对不同限高需求以及是否强制拦车的各种交通段，可采用不同方案的设计与布置来安装本发明中的新型限高栏，以达到多重警告、保障安全、保留证据并事后惩治、阻挡超高大型车辆损坏路段设施的目的。本发明中的新型限高栏兼具超高车辆预警系统——红外传感器感应到接近超高车辆闪烁鸣笛警报，超高车辆及司机保护系统——司机未察觉预警或已来不及做出反应时撞上具有轮轴的限高杆而不至于车毁人亡，二重警报系统——感应到轮轴转动则会触发竖杆上的警报器对撞到横杆的司机做出第二重警报，记录违规系统——红外感应与轮轴感应同时触发的摄像器记录下超高违规车辆以便给与事后惩罚，特殊情况双重防护系统——严禁大车交通段用后方裹覆弹性材料的传统限高杆拦下超高车辆。具备以上设施的本发明，可在多种交通段的路段防护系统中发挥其必有的作用，并且同时可配合相关交通法对超高司机实行“软阻拦、硬惩罚”的措施，可考虑伴以暂扣驾照、处罚金、扣除驾驶分数等惩戒措施来达到警告和惩戒限高司机的目的，而对于限高杆本身则采用较软性手段来阻拦超高车辆，这极大的保证了车辆和司机以及限高栏本身的安全，避免了由于司机误撞而造成的事故。

本发明充分考虑到道路安全规范的理念，提供一种具有自动警报功能的安全限高栏，以更加安全和有效的解决某些限高路段上的限高问题与传统限高杆的安全问题。本发明基于预警、安全、智能等理念，在设计时即考虑到限高杆工作时车辆安全碰撞的材料选择、碰撞前限高杆的预警措施、碰撞后新型限高栏的弹开机制与恢复形式、对于超高且不顾警报的车辆的惩罚机制以及车辆来向对横杆及阻尼器的要求，保证了使用的安全性和合理性，避免了车杆相撞的惨剧和经济损失等一系列问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中右侧仪器杆以及电子仪器的布置图；

图3是左竖杆和右竖杆的分解图；

图4是左横杆与右横杆之间嵌合结构的示意图。

具体实施方式

如图1-图4所示，本发明的基于安全限高理念的新型智能全自动限高栏，包括左竖杆1、右竖杆2、左横杆3和右横杆4，左竖杆1和右竖杆2均垂直设置，左横杆3和右横杆4均水平设置，左横杆3左端通过左套筒5转动连接在左横杆3上端，右横杆4右端通过右套筒6转动连接在右横杆4上端，左横杆3和右横杆4位于同一直线上且左横杆3右端与右横杆4左端接触，左横杆3左端与左竖杆1上端之间设置有左液压阻尼器7，右横杆4右端与右竖杆2上端之间设置有右液压阻尼器8；左套筒5前侧和右套筒6前侧分别固定连接有一根高于左横杆3和右横杆4的仪器杆9，两根仪器杆9位于同一直线上，两根仪器杆9所在的垂直面位于左横杆3和右横杆4所在的垂直面的前侧，两根仪器杆9上均安装有红外传感器10、高清摄像头11、警报装置12和太阳能电池板13。红外传感器10、高清摄像头11、警报装置12和太阳能电池板13之间的连接以及供电方式均为现有常规技术，具体结构不再赘述。

仪器杆9包括斜杆段14和直杆段15，斜杆段14下端与套筒前侧固定连接，直杆段15位于左横杆3和右横杆4上方，直杆段15与左横杆3平行且与斜杆段14上端固定连接，红外传感器10、高清摄像头11、警报装置12和太阳能电池板13均安装在直杆段15上。

左横杆3和右横杆4的构造相同且均为金属管体制成，金属管体外部裹覆具有缓冲作用的弹性材料层；左横杆3和右横杆4在水平方向上采用长度可调的类伞柄伸缩结构，这样可以调整不同道路的宽度。

左横杆3右端部后侧设置有嵌合槽16，右横杆4左端部前侧设置有向左延伸的嵌合块17，当左横杆3和右横杆4位于同一直线时，嵌合块17嵌合在嵌合槽16内，在嵌合块17前侧面和嵌合槽16后侧面均设置有相互磁力吸引的磁铁块（图中未示出）；嵌合槽16内设置有用于监控嵌合块17到位的传感器（图中未示出）。

左竖杆1和右竖杆2的构造相同且左右对称布置；左竖杆1和右竖杆2均包括自上而下依次设置的轮轴段18、现制段19和基础段20，轮轴段18、现制段19和基础段20均为空心圆管，轮轴段18的外径小于现制段19的外径，现制段19的外径小于基础段20的外径，基础段20下端固定在路面上，现制段19下端设有外径等于基础段20的下法兰盘21，轮轴段18下端设有外径等于现制段19的上法兰盘22，下法兰盘21下侧面与基础段20上端面、上法兰盘22下侧面与现制段19上端面之间均通过紧固螺栓23固定连接，左套筒5套在左侧的轮轴段18上，右套筒6套在右侧的轮轴段18上，轮轴段18上端设置有限位环板24。

左竖杆1、右竖杆2、左横杆3和右横杆4外表面均涂覆有反光材料。

基于安全限高理念的新型智能全自动限高栏的工作方法，包括以下步骤，

（1）假定左横杆和右横杆底部距离路面的高度为h，超高车辆行驶至距左横杆3或右横杆4水平距离为x米时，红外传感器10感应到超高车辆并触发警报装置12，警报装置12发出语音提醒和灯光闪烁的超高警示，同时高清摄像头11进行连续拍照记录超高车辆信息；

（2）、超高车辆的驾驶员无视警报装置12发出的超高警示，仍然向前行驶，当超高车辆撞上左横杆3或右横杆4时，由于左横杆3或右横杆4外表面设置的弹性材料层，并且左套筒5转动连接在左侧的轮轴段18上，右套筒6转动连接在右侧的轮轴段18上，撞击力大于磁铁块之间吸引力，左横杆3或右横杆4分别以同侧的轮轴段18为轴线向前转动被撞开，嵌合槽16内的传感器监测到嵌合块17脱离嵌合槽16，将信息传输给警报装置12，警报装置12发出更严厉的警报声；

（3）待超高车辆闯岗通过后，左横杆3在左液压阻尼器7或右横杆4在右液压阻尼器8的作用缓慢恢复原位，直到嵌合块17再次嵌合到嵌合槽16内，警报声自动消除，同时触发高清摄像头11将刚刚拍下的照片上传到交警部门的路况监控系统。

步骤（1）中的具体优化设计为超高车辆预警功能，由红外传感器10提供，仪器杆9上的红外传感器10的监测视线与水平面呈一定角度α斜向下发出有一定距离p米的红外光线，探测前方水平距离x米处的障碍物，即达到超高限制的车辆，其中x＝pcosα。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。