重力升降型井口警示裝置

姜飛宇++++甄奕

自從北京2012年7·21大雨過后，我經常聽到因道路井蓋丟失造成人員墜井受傷的情形，于是我計劃設計一個能夠主動提供警示作用的裝置。

一、構思

我利用思維風暴法，進行了如下構思：

二、方案篩選

作為特定的警示裝置，我選了七個方面進行考評：

1.使用可靠：裝置在不同條件下使用；

2.警示效果：裝置警示效果越明顯，評價越高。警示效果包括多遠距離能觀察到警示物，其外形大小、夜間及雨雪天反光效果等；

3.自行預警：裝置是否能自行打開，自行打開有無條件限制是評定標準；

4.制作難易程度：包括設計、材料選取、加工的設備及制作工序等；

5.成本：制作及原材料價格越高，考評越低，反之越高；

6.安裝：適應井口尺寸多少，安裝時間長短，牢固性好壞等作為評定依據；

7.其他：是否考慮環保、安全、維護、存放、防盜、運輸等。

經分析，我秉承由簡到繁、再由繁到簡的設計理念將自彈式警示桿、套筒式備用警示井蓋、折疊式警示籠作為實施方案的主要思路。

三、方案實施

（一）階段一：彈筒警示筒

1.設計要點：

（1）選用與井口內壁大小一致的圓筒固定在井口內壁。選用外壁與圓筒內口大小一致的另一圓筒作為升降筒；

（2）升降筒外力消失后在彈簧作用彈起300～400mm；

（3）升降筒頂部設有帶孔筒帽（方便排水），同時承受一個人的體重；

（4）在伸出部分貼有強力反光貼。

2.模型制作：選用羽毛球作為升降筒，塑料管作為外壁，直徑45mm的彈簧，壓縮前為80mm，壓縮后為20mm。

我在制作過程中還進行了如下改進：

（1）用氣彈簧代替彈簧，彈力更為恒定不易發生安全事故；

（2）去掉外面的圓筒以減少材料用量；

（3）用一種圓筒的設計，保證其間隙掉不進去人。

（二）階段二：用氣彈簧代替彈簧推進警示筒上升

1.設計氣彈簧警示筒

改進點：（1）備用井蓋直徑選擇400mm，擬選用5～6mm的氣彈簧代替彈簧；

（2）用可伸縮400mm的氣彈簧代替彈簧；

（3）取消外圓筒，在警示筒內增設一圓環導向，同時在井壁增加一氣彈簧安裝座。

2.模型制作

用10牛頓的氣彈簧和直徑90mm的塑料管按1：4比例制作樣品。

（三）階段三：使用定滑輪代替氣彈簧推進警示筒上升

1.工作原理：警示筒頂部井蓋消失后，重錘依重力下降，通過尼龍繩利用定滑輪的變向將力傳給警示桿，使警示筒沿著固定導向管向上運動，定滑輪的固定軸與重錘配合起到導向作用，使警示筒露出井口。

2.模型制作：以1：3比例確定模型大小，模型中警示筒直徑為50mm，升降行程為300mm，選用常見材料，用金屬架焊接，加工塑料滑輪。

四、研究結果

我設計的警示裝置運用了重力原理和定滑輪原理：當井蓋丟失或移位后重錘會依重力而下落，通過定滑輪變向將力傳給警示筒使之向上運動并露出井口，以便在第一時間警示行人和車輛，起到了主動預警的作用，具有一定的創新性；該重力直彈方案簡便可行，具有較強的實用性。 責編/劉紅偉