自走式交通标线划线车结构设计

罗健　王玉勤　丁泽文　刘帅　郑世民

摘 要：为进一步提高交通标线划线的工作效率，促进划线技术的规模化、规范化和智能化，本文在结合国内外现有划线技术的基础上，设计了一种自走式交通标线划线车。该划线车依靠成熟的互联网技术和自动化技术，可以在较短时间内高效完成交通标线划线任务，从而降低人力、物力成本。

关键词：自走式;交通标线;划线车

中图分类号：U469.6 文献标识码：A 文章编号：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

近年来，随着汽车在国内的大范围普及，城市化进程不断加快。为规范车辆的行驶规则，各地区在兴建或维护道路时对交通标线的设置需求也不断增加。作为交通规则在路面行驶中的反映，交通标线与交通规则的一系列具体规定挂钩，严格按照正确的标志线指示进行道路行车，是驾驶员遵守交通规则的最基本要求，同时也是保障交通安全的重要保障[1]。目前，道路划线工程仍以手推式或车载式为主，这些划线装置虽在一定程度上减轻了施工人员的施工压力，提高了效率与精度，但仍有不少的改进空间。本着规范化、精准化和经济化的原则，本文设计了一种自走式交通标线划线车，下面围绕自走式交通标线的中控部分、涂料部分、喷涂部分以及行进部分四个方面，详细介绍划线车结构。

1 自走式交通标线划线车结构简介

自走式交通标线划线车主要由中控部分、涂料部分、喷涂部分以及行进部分组成，四大部分通过划线车底盘连接，具体情况如图1所示。中控部分由电源、旋转电机以及信号处理器组成，主要负责整个装置的信号处理及能源供给;涂料部分是完成涂料的加热、搅拌等预处理过程;喷涂部分则是通过泵机、气缸等部件配合完成喷涂任务;移动部分是通过齿轮链条机构的配合实现精准的移动和转向功能。

2 自走式交通标线划线车工作原理

自走式交通标线划线车的设计主要是为了更规范、精准和高效地实现大规模的交通标线划线任务，采用互联网控制和人工智能规划。当划线车开始作业时，施工人员将收集到的道路基本信息输入终端设备，系统与其内部的国家标准数据库（道路交通标志和标线）对比并生成相应的道路标线预览图，施工人员再根据实际路况确定最终施工方案。划线车在接收信息后随即开始作业，整个过程高效、精准、简便。

3 中控部分

中控部分是整个装置的控制核心，其由中控箱和其内部的蓄电池、变压器、信号处理器、旋转电机共同构成。中控箱侧边设有充电口，便于快速为内部蓄电池充电，同时箱两侧均设有通风口，为箱内的设备提供散热;箱内则设有多块隔板，便于内部零部件的分块及装卸;箱后侧通过两管与后方涂料桶相连接，用于信号的传递;箱下侧则为旋转电机和链条的配合提供纵深空间。具体结构如图2所示。

4 涂料部分

涂料部分是涂料喷涂前进行预处理的地方，其主要由涂料桶和其内部的加热管、搅拌器、排水装置及各类传感器组成，具体结构如图3所示。其加热管分为三级加热，逐级增加一个加热管加热，加热管下端为螺旋状，这使其能以更大的接触面积去加热涂料;其搅拌器的叶片安装角被设为45°，且搅拌臂与搅拌叶片处于同一平面[2]，这使得涂料搅拌效率与品质均能达到最大化。旋转轴则是通过中控箱内的旋转电机带动齿轮链条机构，进而发生旋转。涂料桶侧壁处分别设有温度传感器、限位传感器，各传感器与报警器、中控箱内信号处理器相连，使得施工人员可以实时监测到涂料桶内各部分数据。

5 喷涂部分

喷涂部分是通过涂料泵、汽泵、气缸、伸缩杆及喷射器的相互配合共同完成喷涂命令，其具体结构如图4所示。当执行喷涂命令时，旋转底盘与伸缩杆随即开始运动，横向及纵向的伸缩杆在气缸的带动下伸展开来，喷射头随之抵达最佳喷射位置。此时，涂料泵开始运行，涂料在泵机的带动下通过软管源源不断地输送至喷射器处，在喷射器入口端，涂料软管在四通接头的作用下分为三个管道，分别输送至喷射器的三个入口端。

我国在道路标线上具有严格的标准，对于可跨越同向车行道分界线，线宽一般为100mm或150mm，而在高速公路上，边实线线宽为200mm，中间虚线线宽为150mm[3]。为了更好地适应不同道路环境的喷涂线宽要求，其喷射器的喷射槽被设计为一种可调节线宽的机构。其喷射槽主要由三大喷射区域，每个区域均与上方的涂料软管一一对应，每根软管上也相应地装有电磁阀，当确定喷涂线宽后，相应软管上的电磁阀打开，涂料进入喷头，开始进行喷涂任务。

6 行进部分

行进部分设计目的是为了实现自走式交通标线划线车行进过程中的自动化与智能化，其主要由行进轮、伺服电机、齿轮、链条和对顶螺母等零件组成，具体结构如图5所示。行进轮的侧边设有带动其转动的伺服电机，实现整个装置的前后定向移动。行进机构转向功能的实现，是通过侧边的转向电机工作，带动下方齿轮转动。链条与齿轮之间啮合，齿轮和链条的转动使得下方的行进轮发生偏移，以此实现行进机构的转向功能。对顶螺母、撑块、张紧齿轮共同组成行进机构的张紧装置，调节对顶螺母使螺栓向里运动，同时撑块与张紧齿轮上下连接，张紧齿轮也会向里移动，以此调节链条并保持张紧状态。此设计用于保证链条始终保持张紧状态，减少链条和齿轮摩擦致使链条松弛的问题。

为了保证移动过程路线的准确性，其安装有基准检测器，基准检测器的CMOS图像传感器模拟提取N个像素点，然后将道路图像二值化后落在直线上灰度值为1的点的大量特征提取出来[4]。先以图像首行和尾行的坐标确定直线，然后统计其离直线水平距离小于特定值的亮点（灰度值为1的点）个数，亮点个数最多的直线就是所要提取基准线的所在直线，该直线斜率[k=Ni-j]，从而得出偏转角度[α=arctan1k]。

7 结语

本文设计的自走式交通标线划线车主要包括中控部分、涂料部分、喷涂部分以及行进部分，可以快速完成交通标线划线工作。划线车结合互联网控制和人工智能技术，精准设计划线方案，提高了划线的精确性和高效性。所设计的划线车将有效解决大规模的交通标线划线工程问题，提高划线的工作效率，降低人力、物力成本，为智慧城市的建設提供了技术参考。

参考文献：

[1]刘龙.交通工程安全防护设施的施工技术分析[J].工程技术研究，2018（3）：55-56.

[2]赵顺，吴学前，陈旭锋，等.不同搅拌叶片对搅拌阻力影响的试验研究[J].装备制造技术，2018（1）：44-47.

[3]张志刚.新旧《道路交通标志和标线》的对比分析与建议[J].人类工效学，2000（4）：60-64.

[4]苑玮琦，王慧利.道路划线车基准线检测方法与检测装置的研究[J].仪表技术与传感器，2008（8）：101-103.