突起路标逆反射器自动冲击装置的研制及应用

李玲

（甘肃省交通科学研究院有限公司，甘肃兰州730700）

1 引言

突起路标是固定于路面上独立或配合标线使用，以形态、颜色、逆反射光等传递车道信息，指引车辆、行人顺利通行的交通安全设施。道路尤其是高等级公路中使用较多，夜间行车时，在汽车车灯的照射下，突起路标逆反射器产生逆反射光，将车辆前方的道路轮廓清晰地勾勒出来，使夜间道路交通更加安全。

突起路标产品技术要求主要依据国标《突起路标》（GB/T 24725-2009）[1]，标准包含突起路标外观质量、结构尺寸、色度性能、逆反射性能、抗冲击性能，抗压荷载等指标及试验操作过程。其中，突起路标的抗冲击性能主要是指逆反射器的抗冲击性能。标准要求，逆反射器抗冲击性能的试验装置应包括试样保持架和冲击锤头，其中试样保持架带有调节装置和紧固装置，调节装置用于将突起路标的逆反射面调整到水平位置，紧固装置用于将突起路标紧固在样品保持架上，防止冲击样品时发生位移。冲击锤头的特征要求为：锤头为锥形结构，锥底直径是50 mm，锥高为42 mm，锥底与侧面为半径5 mm，63 mm的倒角，锥头为半径6.4 mm的半球，整个锤头的质量是190 g。试验中要求用上述锤头，在457 mm的高度自由下落，冲击样品逆反射面的中心部位。

逆反射器抗冲击性能作为突起路标的重要指标，对产品检测及使用具有重要意义。目前，由于市场上用于突起路标逆反射器抗冲击性能的装置并不完善缺少试样方向调节装置及紧固装置[2]，且货源少，价格贵，试验方法过于简易，影响对检测结果的准确判断。另外，此试验项目为破坏性试验，锤头冲击逆反射器后可能会有逆反射器碎片飞溅，或冲击样品时发生位移，往往对试验人员造成安全隐患。

2 装置研制

2.1 装置的基本结构

为了克服现有技术存在的问题，依据规范研制出一种新型的检测突起路标逆反射器抗冲击性自动试验装置，包括冲击装置和试样保持架。

其中，冲击装置结构图如图1所示，各标号释义如下：1电磁铁、2铁芯、3安装板条、4锤锁杆、5插筒、6弹簧、7电源线、8挂环、9锤头、10底座、11连接杆、12连接块、13定位块。

冲击装置包括冲击锤头、锤头支架、底座和连接杆，其中连接杆竖向设置且与底座和锤头支架垂直连接，冲击锤头安装在锤头支架上，试样保持架设置在底座上。

锤头支架包括连接块、安装板条、电磁铁、锥锁杆、弹簧和插筒，连接块安装在连接杆顶端，安装板条和电磁铁与连接块连接，电磁铁的铁芯与弹簧一端连接，弹簧的另一端与锥锁杆的一端连接，插筒安装在板条上，轴向与安装板条板面垂直，插筒侧面设有插孔，锥锁杆的另一端插入插孔且与插孔滑动配合。

冲击锤头顶端设有挂环，挂环从插孔底端端口插入套筒内与锥锁杆配合。

锤头支架还包括两个定位块，连接杆上部设有螺纹，定位块与连接杆螺纹连接，连接块位于两个定位块之间且连接块通过其上通孔套在连接杆上，并通过两块定位块夹紧。冲击锤头为倒置的锥体。

其中连接杆11高度为75 cm，其中其上部螺纹长度为30 cm。

试样保持架结构图如图2所示，各标号释义如下：14夹抓、15丝杆、16导向杆、17旋转杆、18旋转杆的球体、19盖板、20底板、21旋转杆底座、22底部的吸盘、23旋转手柄、24旋转手柄、25球体容槽、26水平泡。

试样保持架包括试样夹具、旋转杆和旋转杆底座，旋转杆的顶端与试样夹具相连，旋转杆的底端为球体，球体与旋转杆底座活动式连接。

试样夹具包括两个夹抓，两个夹爪之间通过丝杆连接，在连个夹抓的外侧、丝杆的一端设有与丝杆螺纹配合的旋转手柄，夹抓底端与所述旋转杆顶端连接。

旋转杆底座包括顶部的球体安装台和底部的吸盘，旋转杆的球体与球体安装台连接，夹抓上设置有水平泡。

球体安装台包括顶部的盖板、底部的底板以及连接二者的螺杆，盖板和底板之间设有球体容槽，球体容槽顶端开口为直径小于所述球体直径的圆形，球体设置在球体容槽内且与球体容槽转动配合。

2.2 装置的试验原理

以下结合具体的试验过程对此装置进行说明：试验时将冲击装置放置到诸如混凝土地板之类的坚固表面上，调整试样保持架在冲击装置底座上的位置，使其试样反射器所在平面中心正对着冲击锤头，通过试样保持架底座上的旋转杆锁定橡胶吸盘底座，保证试样保持架在冲击过程中不会移动。

试验前先用一个被测突起路标对样品保持架进行预调整，使其方便将该组被测样品的逆反射器调到水平位置上。将试验样品夹到试样夹具上，调整旋转杆方向，当水平泡的水泡处于居中位置时，转动旋转杆底座上的旋转把手将旋转杆锁紧固定。然后调节冲击装置中两个定位块的位置来调节冲击锤头的高度，当冲击锤头到逆反射器水平面的距离为457 mm时，将两个定位块固定。试验前，将试验样品置于55℃电热鼓风箱中放置调节1 h，试验时，快速取出样品放到调平的试样夹具上锁紧固定，接通装置电源，由于电磁作用，电磁铁铁芯带动锥锁杆向左运动，冲击锤头从457 mm的高度自由落下。冲击样品由于冲击锤头通过锤锁杆和释放挂钩固定，避免了锤头自由落体时在初始方向晃动，冲击后，检查被测样品逆反射面的碎裂，剥落和分层状况，用游标卡尺测量裂纹的长度，并作相应记录。该试样过程需要对3个样品进行试验，当3个样品都符合要求，则判定该突起路标逆反射器的抗冲击性能合格。试验装置实物图如图3所示。

3 应用分析与研究

3.1 应用综述

此装置在突起路标性能试验检测中得到了广泛应用，相比目前市场上已有的测量设备，此装置成本较低而且完全符合国标要求，竞争力较强，节省了设备直接投资，提高了试验效率。据统计，本装置自投入使用以来，已累计完成兰（州）永（靖）一级公路、十（堰）天（水）高速公路等多个项目突起路标抗冲击试验上千组，准确有效的测量了突起路标逆反射器抗冲击性能，提高了试验准确率及效率，满足实际生产的需求，使高速公路运行更加安全畅通，提升交通出行效率，减少交通拥堵和交通事故，提高燃油经济性，减缓车辆废气对环境的污染，具有明显的经济效益和社会效益。

3.2 分析研究（原创性、先进性、经济效益和社会效益）

3.2.1 技术的创造性与先进性

本装置的技术创造性与先进性主要表现为：使用了基于电磁铁的自动冲击控制，冲击位置控制准确，安全方便[3]，且通过锤锁杆和释放挂钩固定，避免锤头自由落体时在初始方向晃动；通过两个定位块螺母和冲击锤拉杆双向并行调节冲击锤头及支架高度并固定，方便快捷；通过试样夹头、旋转手柄、丝杆完成试样紧固[4]，方便快捷，使用圆形球头杆可以360°旋转，试样角度调整方便；试样夹头上装有水平泡，观察试样逆反射器是否水平，准确直观。

3.2.2 技术的成熟程度，适用范围和安全性

本研发装置在技术创新程度和技术经济指标的创新程度上做到了国内及行业先进，可适用于国标《突起路标》（GB/T 24725-2009）中涉及的A1、A2、A3类突起路标逆反射器的抗冲击性试验，整个装置的研发紧密结合规范，提高了试验的准确性和安全性。其中A1类、A2类、A3类突起路标范围如下。

A1类：由工程塑料或金属等材料基体和微棱镜逆反射器组成的逆反射突起路标；A2类：由工程塑料或金属等材料基体和定向透镜逆反射器组成的逆反射突起路标；A3类：由钢化玻璃基体和金属反射膜组成的一体化全向透镜逆反射突起路标。

此次试验装置的安全性主要体现在以下几个方面：装置中运用电磁技术控制试验的启动，试验人员只需接通电源，在整个试验过程中可以与试验装置及试样保持安全距离，避免试样在落锤冲击后飞溅或冲击锤滑落而误伤到试验人员。通过锤锁杆和释放挂钩固定冲击锤头，保证在接通电源的瞬间，冲击锤头做自由落体运动而不会在初始方向晃动，提高试验操作的准确性。试样调节装置中底盘上设有橡胶吸盘，可以吸附在光滑的冲击装置底座上，防止样品冲击时试样保持架发生位移，同时此橡胶吸盘在冲击锤头冲击试样时还可以起到缓冲作用，使整个试验过程更加安全可靠。

随着此装置受到国内相关专家的认可，相信会得到越来越多试验检测同行使用[5]，在本行业得到广泛应用。以上对本次试验装置进行了详细介绍，但此装置不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离其使用宗旨的前提下做出各种变化。即在不脱离此装置的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。