【科创比赛案例参考】红外报警缓冲撞限高杆

宁夏回族自治区灵武市梧桐树学校 李涛 | 指导教师 王志明

研究背景

在通往我家村子的路面上,有一条被一个个水泥立柱架起的高速公路横穿而过。为了保护横穿的高速公路,乡村路面上安装了许多限高杆,但这些限高杆已被撞损得伤痕累累。有一次,我看到一辆有很多车轮的大汽车满载着机器设备通过限高杆时,被拦腰卡在中间不能通过,最后机通过轮胎放气降低车身高度才慢慢通过限高杆。在电视和新闻中也常看到由于车速过快冲撞限高杆,进而发生严重交通事故的报道,因此我对限高杆特别关注。

一次在朋友家无意间看到弹簧,令我联想到硬邦邦的限高杆能不能也制造成有弹性的限高杆?我把想法告诉了父亲和老师,父亲建议设计有弹簧缓冲作用的限高杆,以减轻车辆和限高杆相互碰撞的力度;老师建议在限高杆前方加装报警装置,起到提前预警的作用。

前期调研

检索得知,限高杆损坏主要源于两方面因素:一是司机不知道车辆载货后的准确高度,到限高杆前试探性地通过;二是机对路况不熟,因车辆行驶速度过快导致车辆和限高杆受损。而在当前相关数库和文献时限内,未查到具有红外线报警和缓冲撞装置的道路设施。为此,我定设计一款具有红外线激光提前报警和缓冲碰撞作用的限高杆。该限高杆既可以制一定高度车辆通行,同时也可实现对司机的提前预警提示和缓冲车辆碰撞产生的损失,达到保护隧道、桥梁道路等设施的目的。整体设计实用、科学、合理、简单、安全。

研究过程

我和父亲先设计限高杆模型的高度、宽度和铁的粗细,画好图纸后找铁焊师傅帮忙焊接。同时,购买一对红外线激光开关报警灯,并寻找相关材料和工具进行制作。

为减少人、车辆、道路设施的严重损失,一方对现有限高杆进行改装一在限高杆前方道路上安装激光高度测量报警器当车辆经过红外线激光开关时若超出限高高度,车辆前方的报警器就会自动烁报警,警示司机不能通过,司机看到后就会改走其他路线。另一方面针对司释放车轮胎气以降低车身高度的方式尝试缓慢通过限高杆的情况,我在现有的高杆上加装了一根立柱,以保证限高杆的稳固,并在立柱顶端预留了滑行轨道,滑行轨道上安装有弹簧。这样当车辆撞到限高杆横杆时,限高杆沿着轨道向前滑行,滑行轨道上的弹簧就能起到缓冲作用。红外线激光报警器和缓冲撞弹(图1)形成了双重保护作用,可有效减少车辆和限高杆的损失,保证人员安全。

创新点

用红外线激光开关提前测出车辆高度,若高出限高杆则报警,提示司机不能通过;如果司机采用释放车轮胎气以降低车高度的方式通行,限高杆上装有的滑行轨道和弹簧将起到缓冲作用。综上所述红外线激光报警器和缓冲撞弹簧具有双重保护作用,可减少司机、车辆和限高的损失,制造经济、简单易行,效果明显。

专家评语

该装置具有对超高车辆提前预警和限高杆受冲撞时有缓冲以减少车辆和限高杆损失的双重作用。主要创新点有:①用红外线激光开关提前测出车辆高度,对超高车辆的司机有提前预警;②限高杆在受外力作用时有缓冲作用,可减少车辆和限高杆的损失。建议进一步探究发出预警的安全距离,真正开发限高杆的双重功能。

文章来源

  • 第三十四届全国青少年科技创新大赛获奖作品集
  • 中国科协青少年科技中心 著/编
  • 出版社:科学普及出版社
  • 2020.5 出版
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