一种新型路灯更换装置的设计

陈志 杨昕昊

摘 要：为解决路灯更换困难、工作危险和改善城市照明管理的问题，设计一种新型实用的路灯更换装置，通过制作实物验证其结构的合理性、可行性。该路灯更换装置包括开关系统、电磁力系统、机械固定系统、辅助系统。新型的路灯更换装置能有效提高路灯更换作业效率，解决经济性和危险性问题，可以广泛应用于照明路灯更换。

关键词：路灯 更换装置 机械固定

1 引言

更换路灯是一个比较麻烦的事情，人们很难爬上五至十米高的灯架上，替换坏掉的灯泡[1]。为此本文设计了一种新型路灯更换装置让人在地面上控制装置实现单人更换路灯，总体上实现安全、经济更换路灯的目标，从而把人从恶劣的工作环境中解放出来。

2 整体结构及工作原理

2.1整体结构

整个更换装置以尼龙线，鼓形滑轮为主体，由开关系统、电磁力系统、机械固定系统、辅助系统组成，如图1所示。各个系统采用尼龙线传递力，尼龙线一端固定在操作箱里面，另一端固定在灯座上。操作箱位于路灯灯柱底端，用螺钉将电磁吸力装置固定在灯架上，分在灯泡上方和右方。机械固定系统固定在右方电磁吸力装置的左方，相互配合使用。鼓形滑轮则分布在灯架内。

2.2工作原理

当路灯损坏需要更换时，按下控制箱上的按钮1，电流通过电线1和换向器流入电磁铁1，其产生向左的推力，使得由灯座、灯泡和灯罩组成的整体脱离灯座电源接口，并且小钩爪和大钩爪实现脱离。尼龙线穿过孔连接灯座，而另一端固定在控制箱里面。当人解开控制箱里的尼龙线时，可以放下灯泡予以更换。后人拉尼龙线使灯泡向上，到達顶端后，按下按钮2，通入电流，送至电磁铁2产生竖直方向的吸引力，按下按钮3，向线圈通反向电流，电磁铁1产生向右的引力吸住灯泡整体。使电源接头准确插入灯座电源接口，大小钩爪组成的机械固定系统配合锁紧。按下按钮4，电线3通入灯泡工作的电流。上述涉及名称如图2所示。

3 主要系统的设计及原理

3.1开关系统

开关系统是整个装置的重要组成，为提高可靠性，该系统使用最简单的单刀双掷并联电路，电源来自路灯系统线路。

3.2电磁力系统

电磁力系统由灯泡上部和右部的电磁铁构成，如图3所示。通过开关系统中的转换器，可以改变线圈中的电流方向，从而改变电磁力的方向，并且巧妙在灯泡的上部和右部设置电磁铁达到两种工况的磁力需求。

3.3机械固定系统

机械固定系统由一对大钩爪、一对小钩爪和灯座电源接口组成，如图4所示。钩爪都具有特殊角度，可以横向脱出，但纵向固定。[2]灯座电源接口起到旋转方向的限制作用。所以由灯座、灯泡和灯罩组成的整体只有一个方向的自由度。

3.4辅助系统

辅助系统由鼓形滑轮和尼龙线组成，尼龙线传递力，鼓形滑轮改变尼龙线的走向。该系统配合开关系统、电磁力系统、机械固定系统一起完成路灯更换，为必不可少。

4 总结

社会经济的发展带来了物联网技术的兴盛，在我国目前大部分的城市中，路灯照明与城市建设同步发展。[3]而现如今多数更换路灯都是采用升降台载人的方法，但多数自动更换路灯爬杆机器人因成本过高并未实际采用。现该新型路灯更换装置使得路灯更换更加灵活、方便，制造成本更加低廉，并在城市路灯管理中起到了重要的作用，具有广阔的应用前景，值得在城市路灯系统中推广。

参考文献：

[1] 鲁文军，李继宽.一种自动修复功能的多灯泡路灯装置[J].科技创新导报，2013（22）：65+67.

[2] 薛金龙，秦富康，杜金浩，黎锐，王建瑞.自动更换路灯机器人[J].机电产品开发与创新，2016，29（04）：20-22.

[3] 孙春海.智慧城市背景下的智慧路灯设计[J].电子技术与软件工程，2018（03）：99.

作者简介：陈志（1997-），男，汉族，四川省泸州市纳溪区，本科。

杨昕昊（1997-），男，汉族，河北省沧州市泊头市，本科。