風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器

姚紫東

隨著人們生活水平的不斷提高，交通工具的使用越來越廣泛，同時(shí)也給交通環(huán)境帶來巨大的挑戰(zhàn)。目前，在急彎陡坡等危險(xiǎn)路段一般都設(shè)有反光柱來警示過往司機(jī)。

這種警示方式以車輛的燈光照射到反光柱為前提，因此，在燈光不能到達(dá)的地方便不能出現(xiàn)警示信號(hào)，這就給車輛的安全行駛帶來危險(xiǎn)，特別是在彎急坡陡的山路上時(shí)。

常用的解決辦法是使用自身會(huì)發(fā)光的路標(biāo)替代反光柱，在全危險(xiǎn)路段提供警示信號(hào)，但由于邊遠(yuǎn)山路電力供應(yīng)得不到保障，傳統(tǒng)路標(biāo)在夜晚不適用。

通過對(duì)傳統(tǒng)路標(biāo)進(jìn)行創(chuàng)新研究，我提出一種以風(fēng)力和太陽能發(fā)電原理為基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，能實(shí)現(xiàn)免維護(hù)的風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器。

一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器主要由支撐系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。

1.支撐系統(tǒng)

支撐系統(tǒng)主要包括基座和轉(zhuǎn)軸兩部分，基座與轉(zhuǎn)軸相連起固定和支撐作用。

2.能源系統(tǒng)

這是該系統(tǒng)的核心部分，包括太陽能電池板、旋翼以及旋轉(zhuǎn)體三部分，太陽能電池板不僅能自身發(fā)電，還能儲(chǔ)存電能，對(duì)下端的其他設(shè)備起保護(hù)作用。旋翼與旋轉(zhuǎn)體成15°的安裝角固定在轉(zhuǎn)軸上，構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電的簡(jiǎn)易系統(tǒng)。當(dāng)風(fēng)力條件適合時(shí)，旋翼帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)體高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置發(fā)電，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能并傳輸?shù)叫铍姵刂袃?chǔ)存。

3.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)即控制器，是風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器的“大腦”，肩負(fù)協(xié)調(diào)能源生產(chǎn)、儲(chǔ)存及使用等作用，特別是對(duì)控制交通信號(hào)起關(guān)鍵作用。

當(dāng)車輛經(jīng)過第一個(gè)風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器時(shí)打開LED 燈，第一個(gè)風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器向后發(fā)送有車輛經(jīng)過的信號(hào)，使后面的風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器全部打開，為車輛行駛提供警示信號(hào)，特別適用于山路轉(zhuǎn)彎處為行駛車輛提供路標(biāo)信號(hào)。

二、工作原理

蓄電池設(shè)置在基座中，基座與轉(zhuǎn)軸相連。旋轉(zhuǎn)體即為安裝在轉(zhuǎn)軸上的透明圓環(huán)柱體，可繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部還裝有LED燈和旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置，且表面設(shè)有一層黃色熒光反射膜，在白天起轉(zhuǎn)彎的警示作用。

旋翼則固定在旋轉(zhuǎn)體上，車輛經(jīng)過時(shí)引起空氣高速流動(dòng)或自然風(fēng)力條件適合時(shí)，旋翼帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)體高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置發(fā)電，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能并傳輸?shù)叫铍姵刂袃?chǔ)存；太陽能電池板傾斜安裝在轉(zhuǎn)軸頂部，晴天時(shí)將太陽能轉(zhuǎn)化成電能并傳輸?shù)叫铍姵刂袃?chǔ)存。

控制系統(tǒng)包括控制器、光線感應(yīng)器和動(dòng)作感應(yīng)器，光線感應(yīng)器通過檢測(cè)太陽能電池板的感應(yīng)電流大小來監(jiān)測(cè)環(huán)境亮度；動(dòng)作感應(yīng)器安裝在旋轉(zhuǎn)體上，用于監(jiān)測(cè)是否有車輛進(jìn)入指示區(qū)域；控制器安裝在基座上，用于根據(jù)光線感應(yīng)器和動(dòng)作感應(yīng)器的監(jiān)測(cè)信號(hào)控制所述LED燈是否發(fā)光以及何時(shí)發(fā)光。

控制系統(tǒng)還設(shè)有信號(hào)發(fā)射與接收裝置，控制器在控制LED燈發(fā)光的同時(shí)控制信號(hào)發(fā)射裝置向外發(fā)出電磁信號(hào)；信號(hào)接收裝置可接收其他風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器發(fā)出的電磁信號(hào)并傳輸給控制器，控制器根據(jù)接收到的電磁信號(hào)控制LED燈發(fā)光。

三、創(chuàng)新點(diǎn)

1.風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器在晴天將太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能并儲(chǔ)存，供晚上或陰雨天工作；在夜晚或陰雨天依靠旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能支持自身工作。

2.風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器安裝在彎道兩邊，在晚上或陰雨天光線不良時(shí)，光線感應(yīng)器向控制器發(fā)出工作信號(hào)，風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器進(jìn)入工作狀態(tài)；動(dòng)作感應(yīng)器感知有車輛進(jìn)入彎道時(shí)，控制器根據(jù)動(dòng)作感應(yīng)器的信號(hào)控制旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的LED 燈發(fā)光，同時(shí)控制信號(hào)發(fā)射裝置向后面的風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器發(fā)出信號(hào)，風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器根據(jù)接收到的信號(hào)同時(shí)打開LED燈，向行駛在彎道內(nèi)的車輛提供警示信號(hào)，保證車輛安全通行。

3.晴天時(shí)，風(fēng)動(dòng)路標(biāo)指示器不工作，依靠貼在旋轉(zhuǎn)體表面的黃色熒光反射膜提供警示信號(hào)，保證車輛安全通行。

4.太陽能電池板能保護(hù)下端設(shè)備，且下端設(shè)備均外露，維修方便。