一种高速公路收费站自动拓宽装置及其方法

本发明属于智能交通控制，提供一种高速公路收费站自动拓宽装置及其方法。

背景技术：

1、高速公路收费站超宽车道宽度为3.5米，对于一般车辆来讲是能够满足要求的。但对于一些装有大型机械零部件的特种车辆，这个宽度则远远不能满足要求。这种大型机械零部件无论怎么装都会超宽，但又必须经过高速公路运输，必须通过收费站的卡口。同时，超宽车道一般设置在收费站的最右侧，对应的收费岗亭在左边，收费岗亭所在位置地面高于车道，收费岗亭的左边是常规车道，也低于岗亭地面，宽度为2.5米，且岗亭地面的凸起高度，低于载重货车轮胎一半的高度。而超宽的特种车辆下方的轮胎部分占地宽度还是小于3.5米的，主要超宽的是上面货箱位置装载的大型机械零部件的宽度可能会远远超过3.5米。

2、现在，为了让这种特种车辆通过，往往比较麻烦，通常的做法是将超宽车道的栏杆和收费岗亭撤了，等车辆过去后再重新安装起来，费时费力。若是这种超宽的特种车辆运输距离远，各个收费站都要撤卸的话，不仅导致运输进度慢、耗时长、效率低，还因这种车辆过多的话，收费站的拆装就会经常发生，也是比较麻烦的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种操作方便的高速公路收费站自动拓宽装置及其方法，旨在解决高速公路收费站超宽车道的自动扩宽问题，并提高工作效率。

2、为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明提供一种高速公路收费站自动拓宽装置，包括设置在超宽车道和与之左侧的常规车道之间的基台上的道闸、栏杆及岗亭，在超宽车道左侧并沿其前进方向依次设置有用于倾倒左侧栏杆的第一倾倒机构、用于横移岗亭的岗亭平移机构、用于横移道闸的道闸联动机构；在超宽车道右侧并沿其前进方向设置与第一倾倒机构平行并延伸对齐于道闸、且用于倾倒右侧栏杆的第二倾倒机构；当超宽车道需要拓宽时，由第一倾倒机构控制超宽车道的左侧栏杆往靠近常规车道一侧倾倒，由第二倾倒机构控制超宽车道的右侧栏杆往背离常规车道一侧倾倒，由平移机构控制岗亭往靠近常规车道一侧横移，由道闸联动机构控制道闸往靠近常规车道一侧横移；第一倾倒机构和第二倾倒机构为相同构造的连杆滑块结构，由电机、底座、丝杆、销轴螺母、推杆组成，其中，左侧栏杆或右侧栏杆的底端铰接有栏杆支撑座，推杆的一端与左侧栏杆或右侧栏杆铰连接，且其另一端与销轴螺母铰连接，底座的断面呈槽型，其两侧翼边上与丝杆的两端转动地连接，丝杆的一端贯穿底座一侧翼边并与电机传动连接，销轴螺母套装于丝杆上。

4、采用上述方案，本拓宽装置的设计合理，操作方便，通过倾倒机构、平移机构及联动机构等可以确保稳定和可靠的对左右侧栏杆及道闸和岗亭进行改变，以实现超宽车道的拓宽效果，且可以根据需要进行灵活调整，适应不同宽度的车辆通行。

5、可选的，基台内设有阶台式地坑，岗亭的底部设有岗亭基座，岗亭平移机构由岗亭移动机构、岗亭过渡机构组成，岗亭移动机构设置在地坑的上台阶，由第一滚柱座、固定导轨、第一滚柱、第一伸缩器、岗亭推座组成，其中，岗亭基座的底部设有一对平行布置的第一滚柱座，且单个第一滚柱座的长度方向上设有多个第一滚柱，岗亭基座的底部还设有岗亭推座，地坑的上台阶设有与多个第一滚柱滚动配合的固定导轨，地坑的上台阶还设有与岗亭推座连接的第一伸缩器，岗亭推座的高度方向上开设有用于第一伸缩器的伸缩端上下移动的条孔；岗亭过渡机构设置在地坑的下台阶，由第二滚柱座、第二滚柱、第二伸缩器、连接后梁、活动导轨、连接前梁组成，其中，岗亭基座的底部并位于一对第一滚柱座之间且与之平行的设有一对平行布置的第二滚柱座，且单个第二滚柱座的长度方向上设有多个第二滚柱，地坑的下台阶设有与多个第二滚柱滚动配合的活动导轨，两平行的活动导轨之间设有前后布置的连接前梁和连接后梁，地坑的下台阶还设有与连接后梁连接的第二伸缩器，地坑的下台阶与常规车道平齐。

6、通过这样的机构设置，岗亭基座及其上岗亭可以由第一伸缩器的推动下，并在地坑的上台阶由第一滚柱和固定导轨所形成的一级滚动副上横向移动，及岗亭基座及其上岗亭可以由第一伸缩器的继续推动下，并在地坑的下台阶由第二滚柱和活动导轨所形成的二级滚动副上继续横向移动。这种设计可以提高岗亭的稳定性，并适应不同拓宽需求，提高岗亭的灵活性和适应性。

7、可选的，地坑的下台阶还设有用于顶升岗亭基座的至少四个岗亭抬起机构，单个岗亭抬起机构由升降油缸、顶板组成，升降油缸的伸缩端设有作用于岗亭基座的顶板。这样，通过升降油缸的伸缩运动，可以抬起或放下岗亭基座及其上岗亭。

8、可选的，岗亭基座上设有至少两个岗亭定位机构，单个岗亭定位机构由销套、定位油缸、插销组成，基台上设有销套，定位油缸上设有用于与销套插接配合的插销。这样，通过定位油缸的控制，插销可以插入或拔出销套，从而实现岗亭的定位和固定。而岗亭基座上通常设有至少两个岗亭定位机构，以增加岗亭的稳定性和承载能力，以确保岗亭在使用过程中不易晃动或倾斜，提高岗亭的使用安全性。

9、可选的，第一伸缩器和第二伸缩器均采用两级以上的进给油缸。通过采用两级以上的进给油缸，可以增加进给油缸的推力和距离，从而提高伸缩器的工作效率和性能。这样设计可以适应更大的负载和更长的伸缩距离要求。

10、可选的，道闸联动机构由支座、滑轨、滚轮、滚轮座、固定座、夹紧油缸、带螺旋槽压板、导销组成，其中，基台内设有带滑轨的双坑道，支座的断面呈l型，其上设置有道闸，其竖边靠近固定座设置，其水平边底部设有滚轮座，滚轮座上设有与滑轨滚动配合的滚轮，滑轨与固定导轨相平行，固定座上设有活动的带螺旋槽压板，固定座上还设有与带螺旋槽压板的轴向螺旋槽相配合滑动的导销，夹紧油缸的伸缩端连接有带螺旋槽压板，带螺旋槽压板的径向凸块作用于竖边上，以将竖边夹固于固定座与径向凸块之间。这样，通过夹紧油缸的操作，将支座的竖边夹固于固定座与带螺旋槽压板的径向凸块之间，保证道闸的稳定性和安全性。

11、可选的，道闸联动机构还包括拨套和拨杆，拨套设置在支座上，拨杆设置在岗亭基座上，并与拨套插接连接，拨套设有用于拨杆上下移动的为u型或椭圆形孔。这种拨套和拨杆的联动机构设计使得道闸可随岗亭一起横向移动，且岗亭的升降过程中，利用拨套的u型或椭圆形孔不会带来对道闸的干涉。

12、可选的，地坑的上台阶还设有用于安装固定导轨和第一伸缩器的第一底板；地坑的下台阶还设有用于安装活动导轨和第二伸缩器的第二底板；地坑的下台阶还设有用于对活动导轨导向的导轨定位板，且导轨定位板设置在第二底板上；基台上还设有用于安装夹紧油缸和固定座的第三底板。这些底板的设计和安装是地坑结构的重要组成部分，它们的稳定性和准确性对于本拓宽装置的各机构的正常运行至关重要。

13、可选的，岗亭基座在面向第一倾倒机构的对应面通过导槽滑设有另一拨杆，且该拨杆贯穿第一倾倒机构的销轴螺母，并替代销轴螺母的销轴，而第一倾倒机构不设置电机，第一倾倒机构的丝杆采用导向杆替代，第一倾倒机构的销轴螺母采用滑块替代。通过这种设计，拨杆可以对第一倾倒机构的运动进行控制和调节。

14、本发明还提出一种基于上述的高速公路收费站自动拓宽装置的拓宽方法，包括：

15、s1)、在按下自动控制界面的岗亭拓宽按钮后，其拓宽过程自动运行如下：

16、s1.1)、控制岗亭过渡机构的第二伸缩器推动活动导轨，以横向伸出地坑并横移至常规车道上；

17、s1.2)、控制道闸联动机构的夹紧油缸推动带螺旋槽压板前移，以使带螺旋槽压板的前移中并在导销配合下旋转90度后，松开对支座的夹固；

18、s1.3)、控制岗亭定位机构的定位油缸拉抬插销，以竖向退出销套；

19、s1.4)、控制岗亭抬起机构的升降油缸下降顶板，以使岗亭基座及其上岗亭一并下行，并使岗亭基座上的第一滚柱落座于固定导轨上；

20、s1.5)、控制岗亭移动机构的第一伸缩器推动岗亭基座，以使岗亭基座上的第一滚柱沿固定导轨朝向常规车道运动，并在第一伸缩器的持续推进下，将使岗亭基座上的第二滚柱落座于活动导轨上，并继续使岗亭基座朝向常规车道运动；

21、同时，由道闸联动机构中的拨套和拨杆插接连接结构，以使支座在滑轨和滚轮的滚动配合下跟随岗亭基座朝向常规车道运动；

22、并控制第一倾倒机构和第二倾倒机构的电机旋转丝杆，以带动销轴螺母在丝杆上移动、且拉动推杆使左侧栏杆绕其栏杆支撑座朝向常规车道倾倒及使右侧栏杆绕其栏杆支撑座背向常规车道倾倒；拓宽结束；

23、s2)、在按下自动控制界面的岗亭复位按钮后，其复位过程自动运行如下：

24、s2.1)、控制岗亭移动机构的第一伸缩器回缩岗亭基座，以使岗亭基座上的第二滚柱沿活动导轨背向常规车道运动，并在第一伸缩器的持续回缩下，将使岗亭基座上的第一滚柱重新落座于固定导轨上，并继续使岗亭基座背向常规车道运动，直至归位；

25、同时，由道闸联动机构中的拨套和拨杆插接连接结构，以使支座在滑轨和滚轮的滚动配合下跟随岗亭基座背向常规车道运动，直至归位；

26、并控制第一倾倒机构和第二倾倒机构的电机反向旋转丝杆，以带动销轴螺母在丝杆上移动、且推动推杆使左侧栏杆绕其栏杆支撑座背向常规车道直立及使右侧栏杆绕其栏杆支撑座朝向常规车道直立，直至归位；

27、s2.2)、控制岗亭抬起机构的升降油缸上升顶板，以使岗亭基座及其上岗亭一并上行，并使岗亭基座上的第一滚柱高于固定导轨上，实现岗亭基座的顶抬；

28、s2.3)、控制岗亭定位机构的定位油缸下降插销，以竖向插入销套，实现岗亭基座的定位；

29、s2.4)、控制道闸联动机构的夹紧油缸回缩带螺旋槽压板后移，以使带螺旋槽压板的后移中并在导销配合下反向旋转90度后，对支座进行夹固，实现道闸的固定；

30、s2.5)、控制岗亭过渡机构的第二伸缩器回缩活动导轨，以背向常规车道横移至地坑内，直至归位；复位结束。

31、本发明的有益效果是：

32、1.本发明提及的高速公路收费站自动拓宽装置，左右栏杆因为距离较长，通过倾倒的方式实现拓宽，避免了拓宽机构的复杂性。

33、2.本发明提及的高速公路收费站自动拓宽装置，岗亭采用移动方式拓宽，通过采用伸缩导轨，当岗亭移出固定导轨后，有等高的活动导轨可以继续支撑岗亭，并能够继续进行拓宽运动，增加了拓宽的距离，避免岗亭倾覆；移动时，无论固定导轨还是活动导轨上均采用两排滚柱列支撑，适用于这种大负载，且有利于较小摩擦力，有利于平稳移动。

34、3.本发明提及的高速公路收费站自动拓宽装置，道闸部分的移动不再增设驱动装置，仅有岗亭移动装置上的拨杆驱动，减少驱动机构的复杂性。但由于是滚轮支撑在滑轨上，运动完毕后的，道闸的抬杆运动可能会造成道闸的摆动，所以增加了夹紧结构，防止其晃动。

35、总的说来，本自动拓宽装置能够有效的解决高速公路收费站超宽车道的自动扩宽问题，具有自动化操控，且拓宽及复位便捷的优点，即能在短时间内，不仅可完成自动拓宽，还能完成自动归位，有助于增加了运输效率、降低了运输成本。

36、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。