一种可自动调节透风率的桥梁风障装置及工作方法

本发明涉及桥梁工程，具体为一种可自动调节透风率的桥梁风障装置及工作方法。

背景技术：

1、车辆在桥梁的侧风区上行驶时，由于侧风对桥梁的影响，有时会引发驾驶员和乘客的心理恐慌，进而危及行车的安全。较大的侧风甚至会使得桥梁上的车辆发生侧翻，引发重大的交通事故。

2、桥梁风障通常设置于桥梁的两侧，用来降低桥面上的风速，防止桥面上行驶的车辆发生侧翻，是一种保证车辆在侧风作用下行车安全的桥梁附属结构。在大风天气下，桥梁风障能够保持桥面相对稳定的行车环境，从而延长桥梁的通行时间。

3、现有的风障结构采用的是固定的透风率，使得在某一风速下，桥面行车较安全，但在更高的风速下，桥面的风速还是较高，对行车仍然有较大的影响。此外，作为一种桥梁的附属结构，风障会一直安装在桥梁的两侧，当前的风障会阻碍驾驶员的视线，容易造成视觉疲劳，从而影响行车安全。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种可自动调节透风率的桥梁风障装置及工作方法，可通过齿轮带动障条的旋转来实现透风率的调控，对改善桥面行车风环境具有良好的作用，可以显著提高桥面行车稳定与安全。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种可自动调节透风率的桥梁风障装置，包括矩形的支撑框架、风力发电机、障条和步进电机；

4、所述支撑框架内沿垂直于支撑框架的宽度方向均匀设置有若干障条，障条包括长条状的主体段和设置在所述主体段长度方向两侧端面的突出段，主体段的截面为菱形，相邻障条之间的距离为主体段的宽度，位于两端的障条与支撑框架内壁的距离为主体段宽度的一半，突出段为圆柱形且位于主体段的中心处，所有的突出段均活动插接在支撑框架内；

5、所述支撑框架的一侧设置有风力发电机，风力发电机的输出端与信号处理器的输入端连接，信号处理器的输出端与步进电机的输入端连接，步进电机的输出轴和所有的突出段上均安装有齿轮，所有的齿轮位于同一水平面且中心共线分布，便于在所有的齿轮上安装链条。

6、优选的，所述的支撑框架包括两个平行分布的立柱和固定在两个立柱之间的两个横杆，两个立柱的底部平齐，一个横杆的底部与一个立柱的底部平齐，另一个横杆的上端面靠近另一个立柱的上端面分布；

7、所述风力发电机安装在立柱的上端，位于两端的障条与立柱内壁的距离为主体段宽度的一半，所有的突出段均活动插接在横杆内。

8、进一步，还包括一个板条，所述支撑框架包括平行分布且长度相同的第一立柱、第二立柱，以及固定在第一立柱、第二立柱之间的第一横杆和第二横杆，第一立柱和第二立柱的底部平齐，第一横杆的底部与第一立柱的底部平齐，第二横杆的上端面靠近第一立柱的上端面分布，板条水平固定在第一立柱和第二立柱之间，板条位于第一立柱长度方向的中心；

9、所述障条包括数量、形状和尺寸均相同的第一障条和第二障条，第一障条包括长条状的第一主体段和设置在所述第一主体段长度方向两侧端面的第一突出段，第一主体段的截面为菱形，第一突出段为圆柱形且位于第一主体段的中心处，第二障条包括长条状的第二主体段和设置在所述第二主体段长度方向两侧端面的第二突出段，第一障条和第二障条同轴设置，相邻第一障条之间的距离为第一主体段的宽度，位于两端的第一障条与第一立柱、第二立柱内壁的距离均为第一主体段宽度的一半；

10、所述第一障条位于上端的第一突出段活动插接在第二横杆内，第二障条位于下端的第二突出段均活动插接在第一横杆内，第一障条位于下端的第一突出段活动连接在板条的上表面，第二障条位于上端的第二突出段活动连接在板条的下表面。

11、进一步，所述的风力发电机包括第一风力发电机和第二风力发电机，信号处理器包括第一信号处理器和第二信号处理器，步进电机包括第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机和第四步进电机，第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机和第四步进电机的输出轴，以及所有的第一突出段、第二突出段上均安装有齿轮；

12、所述第一风力发电机的一侧设置在第一立柱的上端，第一信号处理器与第一立柱固定连接，第二风力发电机的一侧设置在第二立柱的上端，第二信号处理器与第二立柱固定连接，第一步进电机和第三步进电机对称地固定在第二横杆的两端，第二步进电机和第四步进电机对称地固定在第一横杆的两端，第一步进电机位于第二步进电机的正上方；

13、所述第一信号处理器位于第一风力发电机的下方，且位于第一步进电机的上方，第一风力发电机的输出端与第一信号处理器的输入端连接，第一信号处理器的输出端分别与第一步进电机和第二步进电机的输入端连接，第二信号处理器位于第二风力发电机的下方，且位于第三步进电机的上方，第二风力发电机的输出端与第二信号处理器的输入端连接，第二信号处理器的输出端分别与第三步进电机和第四步进电机的输入端连接。

14、进一步，所述第一立柱、第二立柱、第一横杆和第二横杆的横截面为矩形，且均为中空结构，第一信号处理器固定在第一立柱中，第二信号处理器固定在第二立柱中，第一步进电机和第三步进电机固定在第二横杆中，第二步进电机和第四步进电机固定在第一横杆中；

15、所述第一信号处理器的输入端通过导线与第一风力发电机的输出端连接，第一信号处理器的输出端分别通过导线与第一步进电机和第二步进电机的输入端连接，第二信号处理器的输入端通过导线与第二风力发电机的输出端连接，第二信号处理器的输出端分别通过导线与第三步进电机和第四步进电机的输入端连接，相应的导线分别布置在第一立柱、第二立柱、第一横杆和第二横杆中。

16、进一步，所述的第二横杆内固定有与第一障条个数相同的第一支撑板，第一支撑板沿水平方向分布，第一横杆内固定有与第二障条个数相同的第二支撑板，第二支撑板沿水平方向分布，第一支撑板和第二支撑板中均安装有第一轴承；

17、所述第一障条位于上端的第一突出段安装齿轮后固定在第一支撑板中相应的第一轴承内，第二障条位于下端的第二突出段安装齿轮后固定在第二支撑板中相应的第一轴承内，第一突出段上的齿轮低于第一支撑板，第二突出段上的齿轮高于第二支撑板，所有的齿轮对应地布置在第一横杆和第二横杆中。

18、进一步，所述板条中开设有与第一障条个数相同的通孔，每个通孔中均安装有第二轴承，第一障条位于下端的第一突出段从上方与相应第二轴承的内圈固定连接，第二障条位于上端的第二突出段从下方与相应第二轴承的内圈固定连接。

19、进一步，所述第一突出段沿其长度方向自内向外设置有截面为正六边形的延伸段，第一支撑板和第二支撑板中的第一轴承内均固定安装有第一内六角筒，第一内六角筒内壁对应的正六边形边长与延伸段的边长相同，第一内六角筒的外壁上安装有相应的齿轮，第一障条位于上端的第一突出段的延伸段插接在第一支撑板中相应的第一内六角筒中，第二障条位于下端的第二突出段的延伸段插接在第二支撑板中相应的第一内六角筒中；

20、所述的第二轴承内均固定安装有第二内六角筒，第二内六角筒内壁对应的正六边形边长与第一内六角筒内壁对应的正六边形边长相同，第一障条位于下端的第一突出段的延伸段插接在第二内六角筒的上半部分中，第二障条位于上端的第二突出段的延伸段插接在第二内六角筒的下半部分中。

21、优选的，所述障条主体段对应的菱形中，数值较小的内角的数值为15～20度。

22、一种可自动调节透风率的桥梁风障装置的工作方法，基于上述任一项所述的可自动调节透风率的桥梁风障装置，包括以下步骤：

23、s1，将所述的桥梁风障装置沿竖直方向安装在桥面两侧的栏杆处，在初始位置时，所有障条的主体段垂直于支撑框架所在的平面，此时桥面为最大透风率；

24、s2，当桥上出现侧风时，风力发电机在侧风的作用下产生电流，电流经过信号处理器向步进电机传输电信号，步进电机的输出轴开始转动，带动步进电机的输出轴上的齿轮旋转，进而使链条上其余的齿轮旋转，所有障条的主体段在相应齿轮的带动下旋转，障条旋转90度至最小透风率时，信号处理器停止向步进电机传输电信号，所有障条停止旋转，桥面一直处于最小透风率状态；

25、s3，当侧风停止后，风力发电机不产生电流，传输给信号处理器的电信号中断，信号处理器继续向步进电机传输电信号，步进电机按照s2的方式带动障条旋转90度至最大透风率。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

27、本发明一种可自动调节透风率的桥梁风障装置，风力发电机可在桥上出现侧风时，通过叶片的旋转产生电流，该电流可经过信号处理器向步进电机传输电信号，步进电机的输出轴进而开始转动，先带动步进电机的输出轴上的齿轮旋转，进而通过链条的作用使其余的齿轮旋转，最终所有障条的主体段在突出段的带动下实现在支撑框架内的旋转，突出段位于主体段的中心可带动两侧菱形的主体段实现同位置的移动，圆柱形的设计方便其自身的旋转，因为旋转障条至透风率最小时，要保证每个障条之间不留空隙，所以相邻障条之间的距离为主体段的宽度，且位于两端的障条与支撑框架内壁的距离为主体段宽度的一半，这样障条旋转90度可至最小透风率，此时信号处理器停止向步进电机传输电信号，所有障条停止旋转，桥面一直处于最小透风率状态。当侧风停止后，风力发电机不产生电流，传输给信号处理器的电信号中断，信号处理器继续向步进电机传输电信号，步进电机按照相同方式带动障条旋转90度至最大透风率。本发明通过障条的旋转来改变透风率，从而起到在风环境下保障桥面行车安全的作用，在桥面无风时，障条旋转至最大透风率，保证了车内乘客能够欣赏桥梁两侧的风景，避免出现视觉疲劳，能够显著改善桥面行车风环境，提高行车安全，效果明显，设计和制作方便，施工简单，维护简单，成本较低。