自走式交通標線劃線車結構設計

羅健　王玉勤　丁澤文　劉帥　鄭世民

摘 要：為進一步提高交通標線劃線的工作效率，促進劃線技術的規模化、規范化和智能化，本文在結合國內外現有劃線技術的基礎上，設計了一種自走式交通標線劃線車。該劃線車依靠成熟的互聯網技術和自動化技術，可以在較短時間內高效完成交通標線劃線任務，從而降低人力、物力成本。

關鍵詞：自走式;交通標線;劃線車

中圖分類號：U469.6 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）26-0105-03

Structural Design of Self-propelled Traffic Marking Vehicle

LUO Jian WANG Yuqin DING Zewen LIU Shuai ZHENG Shimin

（School of Mechanical Engineering of Chaohu University，Chaohu Anhui 238000）

Abstract： In order to further improve the work efficiency of traffic marking， and promote the scale， standardization and intelligence of scribing technology， based on the existing scribing techniques at home and abroad， this paper designed a self-propelled traffic marking line. The scribing car relies on mature Internet technology and automation technology to efficiently complete the traffic marking line task in a short period of time， thereby reducing labor and material costs.

Keywords： self-propelled;traffic marking;marking vehicle

近年來，隨著汽車在國內的大范圍普及，城市化進程不斷加快。為規范車輛的行駛規則，各地區在興建或維護道路時對交通標線的設置需求也不斷增加。作為交通規則在路面行駛中的反映，交通標線與交通規則的一系列具體規定掛鉤，嚴格按照正確的標志線指示進行道路行車，是駕駛員遵守交通規則的最基本要求，同時也是保障交通安全的重要保障[1]。目前，道路劃線工程仍以手推式或車載式為主，這些劃線裝置雖在一定程度上減輕了施工人員的施工壓力，提高了效率與精度，但仍有不少的改進空間。本著規范化、精準化和經濟化的原則，本文設計了一種自走式交通標線劃線車，下面圍繞自走式交通標線的中控部分、涂料部分、噴涂部分以及行進部分四個方面，詳細介紹劃線車結構。

1 自走式交通標線劃線車結構簡介

自走式交通標線劃線車主要由中控部分、涂料部分、噴涂部分以及行進部分組成，四大部分通過劃線車底盤連接，具體情況如圖1所示。中控部分由電源、旋轉電機以及信號處理器組成，主要負責整個裝置的信號處理及能源供給;涂料部分是完成涂料的加熱、攪拌等預處理過程;噴涂部分則是通過泵機、氣缸等部件配合完成噴涂任務;移動部分是通過齒輪鏈條機構的配合實現精準的移動和轉向功能。

2 自走式交通標線劃線車工作原理

自走式交通標線劃線車的設計主要是為了更規范、精準和高效地實現大規模的交通標線劃線任務，采用互聯網控制和人工智能規劃。當劃線車開始作業時，施工人員將收集到的道路基本信息輸入終端設備，系統與其內部的國家標準數據庫（道路交通標志和標線）對比并生成相應的道路標線預覽圖，施工人員再根據實際路況確定最終施工方案。劃線車在接收信息后隨即開始作業，整個過程高效、精準、簡便。

3 中控部分

中控部分是整個裝置的控制核心，其由中控箱和其內部的蓄電池、變壓器、信號處理器、旋轉電機共同構成。中控箱側邊設有充電口，便于快速為內部蓄電池充電，同時箱兩側均設有通風口，為箱內的設備提供散熱;箱內則設有多塊隔板，便于內部零部件的分塊及裝卸;箱后側通過兩管與后方涂料桶相連接，用于信號的傳遞;箱下側則為旋轉電機和鏈條的配合提供縱深空間。具體結構如圖2所示。

4 涂料部分

涂料部分是涂料噴涂前進行預處理的地方，其主要由涂料桶和其內部的加熱管、攪拌器、排水裝置及各類傳感器組成，具體結構如圖3所示。其加熱管分為三級加熱，逐級增加一個加熱管加熱，加熱管下端為螺旋狀，這使其能以更大的接觸面積去加熱涂料;其攪拌器的葉片安裝角被設為45°，且攪拌臂與攪拌葉片處于同一平面[2]，這使得涂料攪拌效率與品質均能達到最大化。旋轉軸則是通過中控箱內的旋轉電機帶動齒輪鏈條機構，進而發生旋轉。涂料桶側壁處分別設有溫度傳感器、限位傳感器，各傳感器與報警器、中控箱內信號處理器相連，使得施工人員可以實時監測到涂料桶內各部分數據。

5 噴涂部分

噴涂部分是通過涂料泵、汽泵、氣缸、伸縮桿及噴射器的相互配合共同完成噴涂命令，其具體結構如圖4所示。當執行噴涂命令時，旋轉底盤與伸縮桿隨即開始運動，橫向及縱向的伸縮桿在氣缸的帶動下伸展開來，噴射頭隨之抵達最佳噴射位置。此時，涂料泵開始運行，涂料在泵機的帶動下通過軟管源源不斷地輸送至噴射器處，在噴射器入口端，涂料軟管在四通接頭的作用下分為三個管道，分別輸送至噴射器的三個入口端。

我國在道路標線上具有嚴格的標準，對于可跨越同向車行道分界線，線寬一般為100mm或150mm，而在高速公路上，邊實線線寬為200mm，中間虛線線寬為150mm[3]。為了更好地適應不同道路環境的噴涂線寬要求，其噴射器的噴射槽被設計為一種可調節線寬的機構。其噴射槽主要由三大噴射區域，每個區域均與上方的涂料軟管一一對應，每根軟管上也相應地裝有電磁閥，當確定噴涂線寬后，相應軟管上的電磁閥打開，涂料進入噴頭，開始進行噴涂任務。

6 行進部分

行進部分設計目的是為了實現自走式交通標線劃線車行進過程中的自動化與智能化，其主要由行進輪、伺服電機、齒輪、鏈條和對頂螺母等零件組成，具體結構如圖5所示。行進輪的側邊設有帶動其轉動的伺服電機，實現整個裝置的前后定向移動。行進機構轉向功能的實現，是通過側邊的轉向電機工作，帶動下方齒輪轉動。鏈條與齒輪之間嚙合，齒輪和鏈條的轉動使得下方的行進輪發生偏移，以此實現行進機構的轉向功能。對頂螺母、撐塊、張緊齒輪共同組成行進機構的張緊裝置，調節對頂螺母使螺栓向里運動，同時撐塊與張緊齒輪上下連接，張緊齒輪也會向里移動，以此調節鏈條并保持張緊狀態。此設計用于保證鏈條始終保持張緊狀態，減少鏈條和齒輪摩擦致使鏈條松弛的問題。

為了保證移動過程路線的準確性，其安裝有基準檢測器，基準檢測器的CMOS圖像傳感器模擬提取N個像素點，然后將道路圖像二值化后落在直線上灰度值為1的點的大量特征提取出來[4]。先以圖像首行和尾行的坐標確定直線，然后統計其離直線水平距離小于特定值的亮點（灰度值為1的點）個數，亮點個數最多的直線就是所要提取基準線的所在直線，該直線斜率[k=Ni-j]，從而得出偏轉角度[α=arctan1k]。

7 結語

本文設計的自走式交通標線劃線車主要包括中控部分、涂料部分、噴涂部分以及行進部分，可以快速完成交通標線劃線工作。劃線車結合互聯網控制和人工智能技術，精準設計劃線方案，提高了劃線的精確性和高效性。所設計的劃線車將有效解決大規模的交通標線劃線工程問題，提高劃線的工作效率，降低人力、物力成本，為智慧城市的建設提供了技術參考。

參考文獻：

[1]劉龍.交通工程安全防護設施的施工技術分析[J].工程技術研究，2018（3）：55-56.

[2]趙順，吳學前，陳旭鋒，等.不同攪拌葉片對攪拌阻力影響的試驗研究[J].裝備制造技術，2018（1）：44-47.

[3]張志剛.新舊《道路交通標志和標線》的對比分析與建議[J].人類工效學，2000（4）：60-64.

[4]苑瑋琦，王慧利.道路劃線車基準線檢測方法與檢測裝置的研究[J].儀表技術與傳感器，2008（8）：101-103.