公路限高杆安全装置

◎山东省青岛大学附属中学 韩蕙茹 韩蕙冰

限高、限宽、限载重等都是公路管理部门依法根据道路实际情况所设立的限制措施，对道路、桥梁、电线路等公共设施具有强制性保护作用。限高杆一般出现在一些桥梁的桥头，以限制通过车辆高度的方式减少其对桥梁的损害。

近年来，“限高杆伤人”的悲剧在全国各地时有发生，究其原因，无外乎两种：一种是司机麻痹大意没有看到限高杆，或安全意识不强，抱着侥幸心理冲杆；另一种是交通部门设置的限高标志不科学，导致司机来不及反应而“误撞”。为了避免这类事故的发生，我们开始研究如何设计一款公路限高杆安全装置。

一、工作原理

在限高杆上安装警灯和警报音响，由距离其前端的预警杆控制警灯和警报音响的开启和关闭。

在预警杆上安装一块活动的橡胶触板，其下沿高度比限高杆的高度略低10厘米，确保超过限高的车辆通过时启动限高杆的警灯及警报器，提醒司机车辆已经超高或避免汽车强行通过，造成交通事故。司机可以采取紧急措施防止撞上限高杆。

预警杆与限高杆的距离根据车辆的具体行驶速度和大型车辆的有效刹车距离确定，确保车辆在到达限高杆前停车。

二、设计方案

方案一

由预警杆的A端向B端发射激光，激光水平高度比限高杆的高度低3～5厘米，当汽车经过时，如果汽车高度超过限高杆的高度，光束被遮挡，系统接通限高杆上的报警电路，警灯闪烁，同时警报器发出报警声。但是，考虑到超高车辆毕竟是少数，无需一天24小时消耗电能，这个方案暂不采用。

方案二

在预警杆的横杆下面安装一块硬质活动橡胶触板，触板下端距离地面高度略低于限高的高度，在其转动轴上连接电路开关。车辆通过时，如果车辆高度超过限高高度，转动轴顶端的滑片就会连接两个触点，从而使电路闭合，触发限高杆的控制电路导通，警示板上的警灯和警报器工作，警告司机停止行驶。警报控制电路在工作1分钟后自动关闭。如图1、图2所示。

图1 装置整体设计图

图2 装置局部图

考虑到大风吹动活动橡胶触板后易引起误报，我们又对活动橡胶触板进行了如图3、图4的改进。只有当汽车触碰到活动橡胶触板并使挡片底端倾斜至距离地面3.45米时，才会使报警电路闭合。

图3 第一次改进后的预警杆工作原理

图4 预警杆顶端结构图

考虑到有些车辆的高度超过预警杆的高度，如果车辆强行通过将碰毁预警杆，我们又对装置进行了第二次改进，如图5。

图5 第二次改进后的预警杆

方案三

我们又想到了弹簧门的构造，如果预警杆和限高杆同时采用这种方式，效果会更好。当车辆超高时，预警杆会像弹簧门一样弹开，同时开启警灯和警报器，提醒司机车辆已经超高。限高杆也采取同样的结构方式。如图6、图7。

图6 弹簧门式预警杆

图7 弹簧门式限高杆

三、结论

相信有了我们制作的公路限高杆安全装置，一定会减少“限高杆伤人”悲剧的发生。

（指导老师：马富庆 董喜梅）

专家点评

“公路限高杆安全装置”是一个基于安全需要的、“老题新做”的创新项目。我们相信，通过这个作品的实践，两位同学对青少年科技创新的目的会有更准确的认知，同时对“胸怀祖国，服务人民的爱国精神”的中国科学家精神也有了初步的理解。

事实上，历史上的许多科学家在攀登科学高峰、走向科学殿堂的艰苦征途中，都被一种强大的精神力量鼓舞着，那就是“造福于人类，献身于祖国”。这也是科技创新人才不断进取的动力和真正的人生价值。