西部油田公路交通VMS安裝支架設計

戶建平　王兵　王文哲　孫代源

摘 要：為了在極特殊路段避免交通事故的發生，交通VMS支架成為了不可或缺的道路交通設施，尤其是在我國西部地區，由于光照充足，光照日時數長，以利用太陽能供電形式的交通VMS支架應運而生，但由于目前的太陽能供電交通VMS支架不能根據不同緯度不同地區調節角度太陽能板的最佳傾斜角度，并且蓄電池的放置大多是以埋地式為主，由于蓄電池使用壽命和易損傷性的限制，不利于蓄電池的及時維護和更換。本文通過對現有交通VMS支架設計的了解和西部油田作業區交通環境分析，設計了一種適用于西部油田公路交通VMS安裝支架，本設計支架安裝、使用方便，具有廣泛的應用價值。

關鍵詞：太陽能板 VMS 最佳傾斜角度 低等級公路

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（b）-0040-02

1 研究背景

現有交通VMS支架主要應用于城道路和高速公路市政供充足，支架設計的應用范圍單一，不能滿足低等級公路的應用需求，尤其是我國西部油田作業區公路，由于市政供電不足，而光照充足且光照日時數長，環保清潔的太陽能資源得天獨厚，以利用太陽能供電形式的交通VMS支架需求量大，本文設計了一種太陽能供電交通VMS支架能夠根據不同緯度不同地區調節太陽能板的最佳傾斜角度，并且設計了蓄電池放置箱放置于支架下部連同預埋件安裝在地表，能夠方便蓄電的維護或更換。

2 西部油田公路交通VMS安裝支架結構設計

由于本文所述交通VMS安裝支架應用于我國西部油田作業區低等級公路，市政供電系統不完善，但西部地區光照日時數長且光照充足，本文所述交通VMS安裝支架采用光伏太陽能電池板為整個標志系統供電。由于油田作業區常有大風，為了減小太陽能電池板對大風的阻力，將太陽能板安裝在可變信息標志牌支柱下方的支架上，太陽能電池板支架用可拆卸抱環禁箍于支柱下部太陽能支架安裝定位銷處，VMS及其支柱設計設置安裝均符合《道路交通標志和標線》（GB5768-1999）規范標準，根據國家規范標準規定的可變信息標志牌設置安裝高度，在支柱上設計標志牌安裝高度定位銷，用可拆卸抱環禁箍于定位銷處。

本系統裝備主要裝配部件包括：太陽能支架、可拆卸式抱環、支柱整體設計。

2.1 太陽能板支架設計

太陽能板支架的設計主要考慮到太陽能板全年接收到的最大時長光照以達到獲取最大光強，太陽能板放置角度是影響其獲取最大光強的重要因素，所以太陽能板安裝時考慮年最佳傾角大小顯得尤為重要，對傾角大小的主要影響包括：地區所處緯度、太陽直射輻射和散射輻射的全年變化狀況。目前對于太陽能板安裝所遵循的年最佳傾角大小研究甚多，針對某一地區最佳傾角的設置都有相關資料可查，所以本系統所設計的太陽能支架是本著制造工藝簡單，安裝拆卸方便，能夠根據不同地區的不同維度和其他影響因素靈活調節其安裝角度。

2.2 可拆卸式抱環設計

交通VMS安裝支架由于運用地域位置的特殊性，支架整體設計和各部件的設計都本著有利于安裝和便于拆卸維修的原則進行設置設計的。對交通VMS安裝支架上的VMS和太陽能電池板支架安裝并定位于國家標準規定的高度位置，為了更加合理的安裝固定可變信息標志牌和太陽能支架，本文設計了一種可拆卸式抱環，該抱環能夠根據支柱直徑的大小和各模塊支架與支柱的貼合所占用的空間來調節抱環直徑，以達各種安裝條件下的實用性，為了能夠在特殊的環境條件下安裝禁錮方便，本文所設計的可拆卸式抱環加緊方式可采用螺紋規格為M10的手動類扳手或型號規格為PH2型十字螺絲刀，兩種工具都是便攜且易于操作。

2.3 整體支柱設計

油田作業區公路屬于二級以下公路并且以工程運輸車輛和油田巡查車為主，由于作業區車輛行駛的時段性，不構成龐大的交通流，路幅狹窄，多是雙向兩車道。本文所述交通VMS安裝支架采用單柱式安裝并根據國家標準設置在路側，支架固定安裝采用設置預埋件的形式，將支柱底部30×30的法蘭與其連接。本文所述交通VMS安裝支架的整體的設計主要包括：定位銷銷孔的位置設置和可變信息標志牌穿線孔的位置設置，定位銷的作用主要是將太陽能板支架和VMS禁錮于支柱上的位置進行定位，對于太陽能板支架的定位高度國家沒有相應的標準要求，本系統對太陽板支架的設置高度是根據交通VMS安裝支架所應用的地域環境特點和經長時間實踐論證所得出的設置高度，太陽能板支架高度的設置是依托于規避作業區全年風沙平均吹浮高度和減小太陽能板迎風對支柱的受力而設置的定位高度。以中國石油新疆分公司石西油田作業區為例，經常期實驗測試測得其全年風沙平均吹浮高度為1.2m以上，所以本系統所設計的太陽能板定位銷設置高度在50cm和100cm處各一個，以實現對太陽能板支架合理的定位。

對于VMS定位銷設置高度國家規范標準有明確的規定，系統裝備采用單柱路側安裝，其安裝高度為200～250cm。作業區公路限速40～70km/h，但根據限速值計算得到不同形式的交通標志尺寸不一，為了交通VMS安裝支架的適用性，對于VMS定位銷的定位高度本系統設計的是在200～250cm之間設置浮動定位銷，定位銷可以根據標志牌要求的高度靈活上下浮動調整。

交通VMS安裝支架整體結構設計是在遵循國家法規和規范標準的基礎上，本著對油田作業區環境條件的適用性和制造安裝工藝方便的原則進行設計的。交通VMS安裝支架整體裝配圖如圖1所示。

3 結語

本文對西部油田公路交通VMS安裝支架進行了整體設計，對于交通VMS和太陽能板的安裝簡單方便，并且能夠根據不同緯度不同地區最佳光照實現對太陽能板最佳角度的調節，蓄電池放置箱的設計，既實現了蓄電池的合理放置，也能夠使得電池的維護或更換更加方便。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國家標準.GB 5768—1999道路交通標志和標線[M].北京：中國標準出版社，2000.

[2] 濮良貴，紀名剛.機械設計[M].7版.北京：高等教育出版社，2001.

[3] 朱丹丹，燕達.太陽能板放置最佳傾角研究[J].建筑科學，2012，28（S2）：277-281.

[4] 張靖，楊云，周佳新，等.山區低等級公路彎道智能交通路標的研究[J].公路，2017，62（9）：203-207.

[5] 姚榮涵，周紅媚，趙勝川.強化交通調查的交通流理論與仿真教學研究[J].大學教育，2019（3）：50-52.