丁泽文　王玉勤　罗健　秦雨晴　王春娥

摘 要：为改善高峰时期道路车流量较大而引起的道路压力较大，以及车道车流量分布不均的问题。从智能化、资源利用率最大化的角度出发，以减少人员参与及能源损耗为目标，设计了一种PV供能CRC车辆分流装置。该设计将传统的道路护栏改为可移动式道路护栏。利用成熟的CRC技术，采用远程计算机控制道路护栏横向移动，来改变车道数量，缓解道路压力，结合PV技术实现能源供给问题。所设计的车辆分流装置结构简单，操作方便，降低了能源损耗，提高了能源的利用率。

关键词：PV；CRC；车辆分流装置

随着国民物质生活的不断进步，私家车的数量在不断地增加，据相关数据显示我国私家车保有量达到1.84亿辆，并以每月161万辆的数量在持续增长[1-3]。物质生活的享受往往也会带来许多社会问题，在上班早高峰期及节假日往往会出现单侧车流量较大，车辆难以前行，对侧车道车流量较少的现象。应对现存问题，出现了潮汐车道等解决方法，这种潮汐车道存在反应不及时、工作参与人员较多等缺点。本文设计的PV（光伏，Photovoltaic）供能CRC（计算机远程控制，Computer remote control）车辆分流装置从道路护栏移动的角度考虑，通过CRC技术控制护栏桩的移动改变车道的数量，该装置具有智能化操作、安装方便、适应性高等优点，并且利用绿色能源太阳能作为自身能源供给。

1 PV供能CRC车辆分流装置结构简介

PV供能CRC车辆分流装置主要由两部分所组成，分别为移动部分和连接支撑部分，如图1所示。移动部分由壳体支架、行进机构、锁紧机构和储能部件所组成，其带动整个装置进行横向移动；连接支撑部分由辅助支架、滑块连杆机构、伸缩杆所组成，辅助支架起到辅助支撑的作用，增强装置稳定性，滑块连杆机构主要控制辅助支架的等距移动，伸缩杆可在装置运动过程中起到保证装置连续性的作用。

2 PV供能CRC车辆分流装置工作原理

PV供能CRC车辆分流装置的设计主要为缓解上班高峰期和节假日单侧道路拥堵，而对侧车道车流量较少的问题，利用道路护栏移动的方式，来使得拥堵路段车道数增加，借助对侧车道来缓解拥堵侧道路压力。PV供能CRC车辆分流装置工作示意图如图2所示。在单侧道路出现拥堵状况时，观察人员通过远程计算机控制（CRC）将信号发送给相应编号护栏桩，信号转换装置将无线电信号转换为电信号，各动力部分发生运动，使得装置发生横向移动，增加拥堵侧车道数，进而缓解道路压力。

3 移动部分结构设计

PV供能CRC车辆分流装置移动部分主要作为装置的运动部分，其由壳体支架、行进机构、锁紧机构和储能部件构成，如图3所示。

3.1 壳体支架结构设计

壳体支架采用金属板材焊接而成，主要由壳体支架和前盖板组成，从结构上可分为上中下三层。其最上层采用凹陷结构主要是起到太阳能板的承载作用，使年太阳辐射量达到最大，壳体支架上层角度设计为：中间层主要作用是承载蓄电池，挂载太阳能控制器和信号转换装置，在蓄电池正面设置前盖板以便于内部构建的更换。下层部分主要是由行进机构和锁紧机构组成。壳体部分两侧各设置三个挂载体，供连接支撑装置的挂载。

3.2 行进机构结构设计

本装置设计目的是为了实现车辆分流自动化、智能化，各驱动电机均使用伺服电机，伺服电机末端与信号转换装置连接，信号转换装置将无线电信号转换为电信号来驱动伺服电机转动，从而带动装置发生横向移动。行进机构如图4所示。固定底板作为整个行进机构的承载部件，其四个拐角设置四根导向柱，升降板位于固定板上方且四个拐角的导向孔与固定底板上的导向柱配合在一起，实现升降板沿Y轴上下移动。升降电机通过升降电机承载板固定在壳体支架的内部，升降电机的输出端螺纹与升降板中心位置的螺纹孔配合，在升降电机的转动下可带动升降板的上下移动。行进轮设有四个，通过转轴固定在升降板上，转轴端部通过联轴器与行进电机连接，行进电机以升降板的中心线对称设置在行进轮的内侧。

我国在道路宽度上具有严格的标准，县级以上道路单车道宽度L=3.5m～3.75m。行进电机的转速在选型时取n=10rpm，行进轮直径为d=100mm，移动单侧车道所需时间t：

从计算结果看出装置的移动时间在66.85s～71.62s之间，在较短的时间内可以调整车道数量，从而来缓解道路压力。

3.3 锁紧装置结构设计[4-5]

装置在静止状态时，为了考虑其稳定性在壳体支架的底部安装锁紧装置，锁紧装置由“J”型锁扣和弹力结构所组成，在升降电机带动升降板沿Y轴向下运动过程中，在升降板的下压作用下使得“J”型锁扣逆时针转动，实现与路面扣件之间的解锁功能，在升降板沿Y轴上升时在弹力结构作用下“J”型锁扣顺时针转动，再次与路面扣件发生锁定。利用结构之间的相互作用来实现装置的锁定于解锁功能，免去不必要的能源损失。

3.4 储能部件的设计

在供能方面本装置采用自身供电，免去外接能源输入过程的资源损耗，且结合较为成熟的PV技术，极大地增强了装置的能源利用率。储能部件由太阳能控制器、蓄电池和太阳能板组成，太阳能板通过对太阳能转化产生电能，太阳能板与蓄电池之间连接一太阳能控制器，通过太阳能控制器来控制蓄电池的充放电，且具有保护蓄电池，延长使用寿命的作用。

4 连接支撑部分结构设计

PV供能CRC车辆分流装置连接支撑部分起到装置的连接和支撑的作用，其主要是由主伸缩杆一、副伸缩杆一、辅助支架、主伸缩杆二、副伸缩杆二、连杆和滑块构成。如图5所示。连接支撑部分从结构上可分为四层，从上至下第一层和第四层的主要起连接作用，分别由主伸缩杆一和主伸缩杆二组合而成，主伸缩杆二为空心结构，主伸缩杆一套在主伸缩杆二内部，且可在其内部移动；第二层和第三层由副伸缩杆一、副伸缩杆二、滑块和连杆所构成，副伸缩杆一和副伸缩杆二内部均为方形凹槽，副伸缩杆一内部凹槽供滑块安装，副伸缩杆二内部凹槽供安装副伸缩杆一；上下滑块通过连杆连接在一起，辅助支架上部与第三层的滑块通过螺钉连接在一起。

PV供能CRC车辆分流装置机构运动简图，如图6所示。在移动部分发生移动时，带动各伸缩杆进行伸缩运动，使得整个连接支撑结构被拉长，使得E、F、G、H四点均后移，到达图示的E1、F1、G1、H1四点，同时在连杆滑块的作用下使得第二层结构向下运动，使得B、F两点下移为B1、F1两点。连杆滑块结构的加入可使得辅助支架能够实现等距离伸长，在结构上保证装置的稳定性。

5 总结

（1）本文设计的PV供能CRC车辆分流装置，通过移动道路护栏的方式来缓解上班高峰期和节假日单侧道路拥堵，而对侧车道车流量较少的问题，缓解单侧道路压力。

（2）结合现今较成熟的CRC技术，采用远程计算机控制道路护栏横向移动，来改变车道数量，从智能化角度出发减少人员的参与量。

（3）采用PV技术实现能源的自给，减少外接能源输入的资源浪费，增加能源的利用率。

项目基金：安徽省高等学校省级质量工程项目“以创新实践能力培养为导向的机械类专业教学模式改革研究”（项目编号：2016jyxm0692）；巢湖学院校级特色专业项目“机械设计制造及其自动化”（项目编号：ch17tszy01）；巢湖学院优质课程项目“画法几何与机械制图”（项目编号：CH18YK033）。

参考文献：

[1]朱丹丹，燕達.太阳能板放置最佳倾角研究[J].建筑科学，2012，28（s2）：277-281.

[2]刘青峰.城市道路护栏设计中环境因素研究[J].科技风，2013（17）：189-189.

[3]李想.交通设施的人性化设计研究[D].合肥：合肥工业大学，2010.

[4]陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5] 陈立德.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2001.