公路限高桿安全裝置

◎山東省青島大學附屬中學 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道路實際情況所設立的限制措施，對道路、橋梁、電線路等公共設施具有強制性保護作用。限高桿一般出現在一些橋梁的橋頭，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置的限高標志不科學，導致司機來不及反應而“誤撞”。為了避免這類事故的發生，我們開始研究如何設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，由距離其前端的預警桿控制警燈和警報音響的開啟和關閉。

在預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。

預警桿與限高桿的距離根據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、設計方案

方案一

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

方案二

在預警桿的橫桿下面安裝一塊硬質活動橡膠觸板，觸板下端距離地面高度略低于限高的高度，在其轉動軸上連接電路開關。車輛通過時，如果車輛高度超過限高高度，轉動軸頂端的滑片就會連接兩個觸點，從而使電路閉合，觸發限高桿的控制電路導通，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分鐘后自動關閉。如圖1、圖2所示。

圖1 裝置整體設計圖

圖2 裝置局部圖

考慮到大風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 第一次改進后的預警桿工作原理

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

方案三

我們又想到了彈簧門的構造，如果預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，提醒司機車輛已經超高。限高桿也采取同樣的結構方式。如圖6、圖7。

圖6 彈簧門式預警桿

圖7 彈簧門式限高桿

三、結論

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”悲劇的發生。

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”的創新項目。我們相信，通過這個作品的實踐，兩位同學對青少年科技創新的目的會有更準確的認知，同時對“胸懷祖國，服務人民的愛國精神”的中國科學家精神也有了初步的理解。

事實上，歷史上的許多科學家在攀登科學高峰、走向科學殿堂的艱苦征途中，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”。這也是科技創新人才不斷進取的動力和真正的人生價值。