西部油田公路交通VMS安装支架设计

户建平　王兵　王文哲　孙代源

摘 要：为了在极特殊路段避免交通事故的发生，交通VMS支架成为了不可或缺的道路交通设施，尤其是在我国西部地区，由于光照充足，光照日时数长，以利用太阳能供电形式的交通VMS支架应运而生，但由于目前的太阳能供电交通VMS支架不能根据不同纬度不同地区调节角度太阳能板的最佳倾斜角度，并且蓄电池的放置大多是以埋地式为主，由于蓄电池使用寿命和易损伤性的限制，不利于蓄电池的及时维护和更换。本文通过对现有交通VMS支架设计的了解和西部油田作业区交通环境分析，设计了一种适用于西部油田公路交通VMS安装支架，本设计支架安装、使用方便，具有广泛的应用价值。

关键词：太阳能板 VMS 最佳倾斜角度 低等级公路

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（b）-0040-02

1 研究背景

现有交通VMS支架主要应用于城道路和高速公路市政供充足，支架设计的应用范围单一，不能满足低等级公路的应用需求，尤其是我国西部油田作业区公路，由于市政供电不足，而光照充足且光照日时数长，环保清洁的太阳能资源得天独厚，以利用太阳能供电形式的交通VMS支架需求量大，本文设计了一种太阳能供电交通VMS支架能够根据不同纬度不同地区调节太阳能板的最佳倾斜角度，并且设计了蓄电池放置箱放置于支架下部连同预埋件安装在地表，能够方便蓄电的维护或更换。

2 西部油田公路交通VMS安装支架结构设计

由于本文所述交通VMS安装支架应用于我国西部油田作业区低等级公路，市政供电系统不完善，但西部地区光照日时数长且光照充足，本文所述交通VMS安装支架采用光伏太阳能电池板为整个标志系统供电。由于油田作业区常有大风，为了减小太阳能电池板对大风的阻力，将太阳能板安装在可变信息标志牌支柱下方的支架上，太阳能电池板支架用可拆卸抱环禁箍于支柱下部太阳能支架安装定位销处，VMS及其支柱设计设置安装均符合《道路交通标志和标线》（GB5768-1999）规范标准，根据国家规范标准规定的可变信息标志牌设置安装高度，在支柱上设计标志牌安装高度定位销，用可拆卸抱环禁箍于定位销处。

本系统装备主要装配部件包括：太阳能支架、可拆卸式抱环、支柱整体设计。

2.1 太阳能板支架设计

太阳能板支架的设计主要考虑到太阳能板全年接收到的最大时长光照以达到获取最大光强，太阳能板放置角度是影响其获取最大光强的重要因素，所以太阳能板安装时考虑年最佳倾角大小显得尤为重要，对倾角大小的主要影响包括：地区所处纬度、太阳直射辐射和散射辐射的全年变化状况。目前对于太阳能板安装所遵循的年最佳倾角大小研究甚多，针对某一地区最佳倾角的设置都有相关资料可查，所以本系统所设计的太阳能支架是本着制造工艺简单，安装拆卸方便，能够根据不同地区的不同维度和其他影响因素灵活调节其安装角度。

2.2 可拆卸式抱环设计

交通VMS安装支架由于运用地域位置的特殊性，支架整体设计和各部件的设计都本着有利于安装和便于拆卸维修的原则进行设置设计的。对交通VMS安装支架上的VMS和太阳能电池板支架安装并定位于国家标准规定的高度位置，为了更加合理的安装固定可变信息标志牌和太阳能支架，本文设计了一种可拆卸式抱环，该抱环能够根据支柱直径的大小和各模块支架与支柱的贴合所占用的空间来调节抱环直径，以达各种安装条件下的实用性，为了能够在特殊的环境条件下安装禁锢方便，本文所设计的可拆卸式抱环加紧方式可采用螺纹规格为M10的手动类扳手或型号规格为PH2型十字螺丝刀，两种工具都是便携且易于操作。

2.3 整体支柱设计

油田作业区公路属于二级以下公路并且以工程运输车辆和油田巡查车为主，由于作业区车辆行驶的时段性，不构成庞大的交通流，路幅狭窄，多是双向两车道。本文所述交通VMS安装支架采用单柱式安装并根据国家标准设置在路侧，支架固定安装采用设置预埋件的形式，将支柱底部30×30的法兰与其连接。本文所述交通VMS安装支架的整体的设计主要包括：定位销销孔的位置设置和可变信息标志牌穿线孔的位置设置，定位销的作用主要是将太阳能板支架和VMS禁锢于支柱上的位置进行定位，对于太阳能板支架的定位高度国家没有相应的标准要求，本系统对太阳板支架的设置高度是根据交通VMS安装支架所应用的地域环境特点和经长时间实践论证所得出的设置高度，太阳能板支架高度的设置是依托于规避作业区全年风沙平均吹浮高度和减小太阳能板迎风对支柱的受力而设置的定位高度。以中国石油新疆分公司石西油田作业区为例，经常期实验测试测得其全年风沙平均吹浮高度为1.2m以上，所以本系统所设计的太阳能板定位销设置高度在50cm和100cm处各一个，以实现对太阳能板支架合理的定位。

对于VMS定位销设置高度国家规范标准有明确的规定，系统装备采用单柱路侧安装，其安装高度为200～250cm。作业区公路限速40～70km/h，但根据限速值计算得到不同形式的交通标志尺寸不一，为了交通VMS安装支架的适用性，对于VMS定位销的定位高度本系统设计的是在200～250cm之间设置浮动定位销，定位销可以根据标志牌要求的高度灵活上下浮动调整。

交通VMS安装支架整体结构设计是在遵循国家法规和规范标准的基础上，本着对油田作业区环境条件的适用性和制造安装工艺方便的原则进行设计的。交通VMS安装支架整体装配图如图1所示。

3 結语

本文对西部油田公路交通VMS安装支架进行了整体设计，对于交通VMS和太阳能板的安装简单方便，并且能够根据不同纬度不同地区最佳光照实现对太阳能板最佳角度的调节，蓄电池放置箱的设计，既实现了蓄电池的合理放置，也能够使得电池的维护或更换更加方便。

参考文献

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