公路限高桿安全裝置

◎山東省青島大學(xué)附屬中學(xué) 韓蕙茹 韓蕙冰

限高、限寬、限載重等都是公路管理部門依法根據(jù)道路實際情況所設(shè)立的限制措施，對道路、橋梁、電線路等公共設(shè)施具有強制性保護作用。限高桿一般出現(xiàn)在一些橋梁的橋頭，以限制通過車輛高度的方式減少其對橋梁的損害。

近年來，“限高桿傷人”的悲劇在全國各地時有發(fā)生，究其原因，無外乎兩種：一種是司機麻痹大意沒有看到限高桿，或安全意識不強，抱著僥幸心理沖桿；另一種是交通部門設(shè)置的限高標志不科學(xué)，導(dǎo)致司機來不及反應(yīng)而“誤撞”。為了避免這類事故的發(fā)生，我們開始研究如何設(shè)計一款公路限高桿安全裝置。

一、工作原理

在限高桿上安裝警燈和警報音響，由距離其前端的預(yù)警桿控制警燈和警報音響的開啟和關(guān)閉。

在預(yù)警桿上安裝一塊活動的橡膠觸板，其下沿高度比限高桿的高度略低10厘米，確保超過限高的車輛通過時啟動限高桿的警燈及警報器，提醒司機車輛已經(jīng)超高或避免汽車強行通過，造成交通事故。司機可以采取緊急措施防止撞上限高桿。

預(yù)警桿與限高桿的距離根據(jù)車輛的具體行駛速度和大型車輛的有效剎車距離確定，確保車輛在到達限高桿前停車。

二、設(shè)計方案

方案一

由預(yù)警桿的A端向B端發(fā)射激光，激光水平高度比限高桿的高度低3～5厘米，當汽車經(jīng)過時，如果汽車高度超過限高桿的高度，光束被遮擋，系統(tǒng)接通限高桿上的報警電路，警燈閃爍，同時警報器發(fā)出報警聲。但是，考慮到超高車輛畢竟是少數(shù)，無需一天24小時消耗電能，這個方案暫不采用。

方案二

在預(yù)警桿的橫桿下面安裝一塊硬質(zhì)活動橡膠觸板，觸板下端距離地面高度略低于限高的高度，在其轉(zhuǎn)動軸上連接電路開關(guān)。車輛通過時，如果車輛高度超過限高高度，轉(zhuǎn)動軸頂端的滑片就會連接兩個觸點，從而使電路閉合，觸發(fā)限高桿的控制電路導(dǎo)通，警示板上的警燈和警報器工作，警告司機停止行駛。警報控制電路在工作1分鐘后自動關(guān)閉。如圖1、圖2所示。

圖1 裝置整體設(shè)計圖

圖2 裝置局部圖

考慮到大風(fēng)吹動活動橡膠觸板后易引起誤報，我們又對活動橡膠觸板進行了如圖3、圖4的改進。只有當汽車觸碰到活動橡膠觸板并使擋片底端傾斜至距離地面3.45米時，才會使報警電路閉合。

圖3 第一次改進后的預(yù)警桿工作原理

圖4 預(yù)警桿頂端結(jié)構(gòu)圖

考慮到有些車輛的高度超過預(yù)警桿的高度，如果車輛強行通過將碰毀預(yù)警桿，我們又對裝置進行了第二次改進，如圖5。

圖5 第二次改進后的預(yù)警桿

方案三

我們又想到了彈簧門的構(gòu)造，如果預(yù)警桿和限高桿同時采用這種方式，效果會更好。當車輛超高時，預(yù)警桿會像彈簧門一樣彈開，同時開啟警燈和警報器，提醒司機車輛已經(jīng)超高。限高桿也采取同樣的結(jié)構(gòu)方式。如圖6、圖7。

圖6 彈簧門式預(yù)警桿

圖7 彈簧門式限高桿

三、結(jié)論

相信有了我們制作的公路限高桿安全裝置，一定會減少“限高桿傷人”悲劇的發(fā)生。

（指導(dǎo)老師：馬富慶 董喜梅）

專家點評

“公路限高桿安全裝置”是一個基于安全需要的、“老題新做”的創(chuàng)新項目。我們相信，通過這個作品的實踐，兩位同學(xué)對青少年科技創(chuàng)新的目的會有更準確的認知，同時對“胸懷祖國，服務(wù)人民的愛國精神”的中國科學(xué)家精神也有了初步的理解。

事實上，歷史上的許多科學(xué)家在攀登科學(xué)高峰、走向科學(xué)殿堂的艱苦征途中，都被一種強大的精神力量鼓舞著，那就是“造福于人類，獻身于祖國”。這也是科技創(chuàng)新人才不斷進取的動力和真正的人生價值。