◎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(shí)際情況所設(shè)立的限制措施，對(duì)道路、橋梁、電線路等公共設(shè)施具有強(qiáng)制性保護(hù)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(duì)橋梁的損害。

近年來，“限高桿傷人”的悲劇在全國各地時(shí)有發(fā)生，究其原因，無外乎兩種：一種是司機(jī)麻痹大意沒有看到限高桿，或安全意識(shí)不強(qiáng)，抱著僥幸心理沖桿；另一種是交通部門設(shè)置的限高標(biāo)志不科學(xué)，導(dǎo)致司機(jī)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(jì)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(bào)音響，由距離其前端的預(yù)警桿控制警燈和警報(bào)音響的開啟和關(guān)閉。

在預(yù)警桿上安裝一塊活動(dòng)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(shí)啟動(dòng)限高桿的警燈及警報(bào)器，提醒司機(jī)車輛已經(jīng)超高或避免汽車強(qiáng)行通過，造成交通事故。司機(jī)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(dá)限高桿前停車。

二、設(shè)計(jì)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(dāng)汽車經(jīng)過時(shí)，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(bào)警電路，警燈閃爍，同時(shí)警報(bào)器發(fā)出報(bào)警聲。但是，考慮到超高車輛畢竟是少數(shù)，無需一天24小時(shí)消耗電能，這個(gè)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(dòng)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(dòng)軸上連接電路開關(guān)。車輛通過時(shí)，如果車輛高度超過限高高度，轉(zhuǎn)動(dòng)軸頂端的滑片就會(huì)連接兩個(gè)觸點(diǎn)，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(bào)器工作，警告司機(jī)停止行駛。警報(bào)控制電路在工作1分鐘后自動(dòng)關(guān)閉。如圖1、圖2所示。

圖1 裝置整體設(shè)計(jì)圖

圖2 裝置局部圖

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

圖3 第一次改進(jìn)后的預(yù)警桿工作原理

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

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(shí)采用這種方式，效果會(huì)更好。當(dāng)車輛超高時(shí)，預(yù)警桿會(huì)像彈簧門一樣彈開，同時(shí)開啟警燈和警報(bào)器，提醒司機(jī)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(huì)減少“限高桿傷人”悲劇的發(fā)生。

專家點(diǎn)評(píng)

“公路限高桿安全裝置”是一個(gè)基于安全需要的、“老題新做”的創(chuàng)新項(xiàng)目。我們相信，通過這個(gè)作品的實(shí)踐，兩位同學(xué)對(duì)青少年科技創(chuàng)新的目的會(huì)有更準(zhǔn)確的認(rèn)知，同時(shí)對(duì)“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(shí)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(qiáng)大的精神力量鼓舞著，那就是“造福于人類，獻(xiàn)身于祖國”。這也是科技創(chuàng)新人才不斷進(jìn)取的動(dòng)力和真正的人生價(jià)值。