1.本发明涉及避险车道领域，特别是涉及一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统及安装方法。


背景技术：

2.在公路的长下坡路段，车辆制动系统会很大概率发生失效，对此，有专门的避险车道，用以保护失控车辆降低行驶速度并安全停车，降低对车辆、公路财产和道路使用者的伤害。但因场地条件等因素的影响，避险车道很难提供足够的制动长度。且避险车道建设初期，一般很少考虑到信息化手段，失控车辆进入避险车道时，大多通过直接拨打电话求救，容易错过最佳救援时间。当失控车辆不能安全停车而冲出避险车道时，制动失效车辆将面临悬空或者坠崖的危险境地，此时避险车道末端的柔性防坠网可以起到挽救司机性命、减少财产损失的作用。
3.目前国外的相关研究主要集中在滑雪道防护网以及悬崖落石防护网，国内的相关研究主要集中在边坡落石防护网和避险车道网索式吸能系统。常用到的端部处理方法是末端的刚性防撞墙，且在防撞墙前面加设沙袋、废旧轮胎等缓冲设备，但沙袋、废旧轮胎等物体的的缓冲能力较小，失控车辆仍有较大的动能与刚性墙撞击，造成车辆发生严重损毁，严重威胁驾驶员的生命安全。国内外对柔性防护网的研究已有一定的时间，并取得一定的成果。但对于避险车道末端防坠网的研究还很少，且一般使用到的耗能元件为减压环，在较大力的作用下，减压环会损毁，维修困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统及安装方法。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
6.一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统，包括上支撑绳、外侧防护网片、拉力缓冲器、钢柱体，所述外侧防护网片内侧设置有内侧防护网片，所述外侧防护网片和所述内侧防护网片之间一侧设置有左侧防护网片，所述外侧防护网片和所述内侧防护网片之间另一侧设置有右侧防护网片，所述左侧防护网片和所述右侧防护网片上端均设置有所述钢柱体，所述钢柱体之间前侧设置有所述上支撑绳，所述钢柱体之间后侧设置有下支撑绳，所述钢柱体外侧前端连接有上拉锚绳，所述钢柱体上位于所述上拉锚绳外侧设置有端支撑绳，所述外侧防护网片和所述内侧防护网片之间底部两端安装有下拉锚绳，所述外侧防护网片和所述内侧防护网片之间底部通过若干个连接环连接，所述上支撑绳、所述下支撑绳、所述上拉锚绳、所述下拉锚绳、所述端支撑绳上均设置有拉力缓冲器；
7.所述钢柱体前端设置有连接钢板，所述钢柱体后端设置有安装钢板，所述钢柱体和所述安装钢板之间设置有球形转动柱；
8.所述拉力缓冲器包括容纳钢筒、受力钢筒、拉环、受力钢板，所述容纳钢筒一端通
过连接螺纹连接有所述受力钢筒，所述容纳钢筒另一侧设置有所述受力钢板，所述受力钢板端面和所述受力钢筒另一端面均设置有所述拉环，所述容纳钢筒内部设置有液压缸，所述液压缸上连接有活塞杆，所述活塞杆另一端连接滑动钢板，所述活塞杆外侧位于所述液压缸和所述滑动钢板之间设置有支撑弹簧，所述滑动钢板和所述受力钢板之间通过四个连接螺栓连接，所述连接螺栓上设置有连接螺母，所述滑动钢板通过固定螺栓连接所述活塞杆，所述容纳钢筒通过固定螺栓连接所述液压缸；
9.所述上拉锚绳、所述下支撑绳、所述下拉锚绳、所述端支撑绳另一端均和避险车道末端崖壁连接，所述上支撑绳、所述上拉锚绳、所述下支撑绳、所述下拉锚绳、所述端支撑绳上均连接有拉力缓冲器，所述上拉锚绳上连接有拉力传感器，所述拉力传感器通过电缆和外部通讯器以及处理器连接。
10.优选的：所述外侧防护网片、所述内侧防护网片之间夹角取值为60度，拼接成v型防坠网，再将所述左侧防护网片、所述右侧防护网片拼接在v型网两侧，形成漏斗型防坠网。
11.如此设置，利用漏斗型防坠网，形成有效的接收方式，避免车体掉落。
12.优选的：所述上支撑绳、所述上拉锚绳、所述端支撑绳均通过螺栓连接所述连接钢板，所述下支撑绳通过螺栓连接所述安装钢板，所述下拉锚绳通过线夹连接所述外侧防护网片、所述内侧防护网片。
13.如此设置，所述连接钢板起连接和固定作用。
14.优选的：所述拉环通过焊接连接所述受力钢筒、所述受力钢板，所述连接螺栓穿过所述受力钢板、所述容纳钢筒、所述滑动钢板，所述连接螺母通过螺纹连接所述连接螺栓。
15.如此设置，所述拉环起连接作用，通过焊接保证连接强度。
16.优选的：所述外侧防护网片、所述内侧防护网片、所述左侧防护网片、所述右侧防护网片两两之间通过连接环连接。
17.如此设置，所述连接环用于锁紧和连接，从而使得所述外侧防护网片、所述内侧防护网片、所述左侧防护网片、所述右侧防护网片相互之间配合连接紧固。
18.优选的：所述活塞杆滑动连接所述液压缸。
19.如此设置，所述活塞杆用于连接，所述液压缸用于提供缓冲力，且同时配合所述支撑弹簧，所述支撑弹簧在被压缩或伸长时，所述活塞杆起导向作用，所述液压缸及所述活塞杆的轴线平行于所述受力钢板和所述滑动钢板的连线，所述容纳钢筒的外螺纹线与所述受力钢筒的内螺纹线能较好的旋合，所述连接螺纹用于连接和紧固所述容纳钢筒及所述受力钢筒。
20.优选的：所述连接钢板通过焊接连接所述钢柱体，所述球形转动柱通过焊接连接所述钢柱体，所述球形转动柱转动连接所述安装钢板。
21.如此设置，所述球形转动柱用于配合所述安装钢板，在防坠网整体受到车辆撞击时，能够产生一定的弯折性变，避免刚性冲击。
22.进一步地，所述的数据采集系统为拉力传感器、电缆，所述信息处理系统包括处理器单元、信号输出装置，所述信号显示系统包括灯光、声音装置，数据采集系统将拉力传感器采集到的数据传输到信号处理系统，在信息处理系统确定柔性防坠网达到某种危险程度时，以一种或多种方式发出报警信号，同时，通过短信方式通知道路管理人员进行救援。
23.一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统的安装方法，包括以下几个步骤：
24.a、测量定位
25.根据防坠网系统的设计并结合实际的避险车道末端场地条件对钢柱体及锚具进行测量定位；
26.b、安装安装钢板
27.安装钢板有上、下两部分，连接起来中部有球形凹槽，球形转动柱能在其水平面360
°
自由旋转，且安装钢板上设有对称分布的多个绳孔，用于固定下支撑绳或使端支撑绳穿过，将球形转动柱放入安装钢板中，在避险车道末端崖壁的预定位置安装安装钢板；
28.c、组装拉力缓冲器
29.将液压缸和活塞杆组装好，液压缸底部通过固定螺栓与容纳钢筒底部固定，将支撑弹簧套装在活塞杆外，将4个连接螺栓穿过滑动钢板并穿过容纳钢筒底部对应的圆孔，再用连接螺栓将滑动钢板与活塞杆固定，支撑弹簧一端固定在液压缸的顶部，另一端固定在滑动钢板上，液压缸及活塞杆均为圆柱形，支撑弹簧固定在滑动钢板及液压缸上，能实现压缩及回弹的功能，
30.在各连接螺栓的螺纹端拧入一颗连接螺母，将受力钢板穿过各连接螺栓，再将四连接螺母分别拧入各连接螺栓中，通过调整连接螺母，使受力钢板卡紧并平行于容纳钢筒底部，将受力钢筒与容纳钢筒通过受力钢筒旋合拧紧，受力钢筒及受力钢板上均设有拉环与钢丝绳连接；
31.d、钢柱体及上拉锚绳的安装
32.提前将连接钢板焊接在钢柱体柱头上，连接钢板上设有若干个绳孔，用于连接上支撑绳或上拉锚绳，将钢柱体与球形转动柱上部的圆柱圆面焊接，将上拉锚绳的一端与连接钢板固定连接，另一端与拉力缓冲器固定，然后用另一根上拉锚绳的一端与拉力缓冲器另一端固定，另一根上拉锚绳的另一端锚固在崖壁的指定位置，通过上拉锚绳按设计方位调整好钢柱体的方位，使钢柱体较水平面上扬5度，所有钢柱体相互平行且处于同一平面内；
33.e、上支撑绳、下支撑绳的安装
34.将一根上支撑绳的一端固定在左边钢柱体的连接钢板上，另一端固定在拉力缓冲器的一端，再用另一根上支撑绳固定在拉力缓冲器的另一端，确信拉力缓冲器正确就位后，另一根上支撑绳的另一端固定在右边钢柱体的连接钢板上；两根下支撑绳的一端固定在拉力缓冲器的两侧，两根下支撑绳的另一端分别通过左、右两边的安装钢板上的穿绳孔固定；
35.f、端支撑绳的安装
36.将端支撑绳的一端锚固在崖壁上，另一端依次穿过安装钢板的穿绳孔及钢柱体柱头上的连接钢板上的绳孔，然后与拉力缓冲器固定，用另一根端支撑绳的一端与拉力缓冲器另一端固定，另一根端支撑绳的另一端通过锚具锚固在崖壁的指定位置；
37.g、安装外侧防护网片、内侧防护网片、左侧防护网片、右侧防护网片
38.将外侧防护网片与内侧防护网片在其连接边的中点及两端点处用连接环暂时连接到一起，用塔吊吊起内侧防护网片与连接边相平行的一边的中点，将内侧防护网片及外侧防护网片吊挂在下支撑绳处，并从中点分别往两边装上连接环，通过连接环连接内侧防护网片与下支撑绳，
39.依靠塔吊吊起外侧防护网片与连接边相平行的一边的中点，并从中点分别往两边
装上连接环，通过连接环连接外侧防护网片与下支撑绳，再用连接环将外侧防护网片与内侧防护网片连接牢固，此时，外侧防护网片与内侧防护网片的夹角为60度，拼接成外形为v的防护网，
40.依靠塔吊将左侧防护网片一边的中点吊起，吊挂在位于钢柱体段的端支撑绳上，从中点分别往两边装上连接环，通过连接环连接左侧防护网片与端支撑绳，用钢丝绳将左侧防护网片的另两边分别与内侧防护网片及外侧防护网片的左边绑扎紧固，按照同样的方法完成右侧防护网片的安装；
41.h、下拉锚绳的安装
42.将一根下拉锚绳一端固定在内侧防护网片与左侧防护网片交线的一个顶点处，另一端固定在拉力缓冲器上，用另一根下拉锚绳一端与拉力缓冲器固定，另一根下拉锚绳的另一端锚固的悬壁下。
43.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
44.1、通过安装在上拉锚绳上的力传感器，监测其拉力的变化，经信息处理系统对数据库进行识别分析后可以起到对避险车道末端事故的预警作用，对于进一步完善避险车道的设计理论有一定的指导作用；
45.2、液压缸全部缸体位于容纳钢筒内，可以避免缸体大部分裸露在外面经风吹雨打出现锈蚀，受力钢板受到拉力作用下带动钢筒内的滑动钢板移动，通过液压缸对拉力起到缓冲及消耗作用。当外力消失，通过弹簧的弹力作用进行复位；
46.3、柔性防坠网构成简单，本方法依靠于塔吊等工具，提供了高空作业的平台，在避险车道末端安装的柔性防坠网系统，能柔性缓冲吸收失控车辆或乘员的冲击能量，对于进一步完善避险车道理论有较大的现实意义。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
48.图1是本发明所述一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统的结构示意图；
49.图2是本发明所述一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统的安装结构示意图；
50.图3是本发明所述一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统的俯视图；
51.图4是本发明所述一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统的容纳钢筒结构示意图；
52.图5是本发明所述一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统的拉力缓冲器结构示意图；
53.图6是本发明所述一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统的容纳钢筒内部结构示意图；
54.图7是本发明所述一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统的球形转动柱结构示意图；
55.图8是本发明所述一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统的连接环结构示意图。
56.附图标记说明如下：
57.1、上支撑绳；2、下支撑绳；3、上拉锚绳；4、下拉锚绳；5、端支撑绳；6、外侧防护网片；7、内侧防护网片；8、左侧防护网片；9、右侧防护网片；10、拉力缓冲器；11、钢柱体；12、连接钢板；13、安装钢板；14、球形转动柱；15、连接环；16、拉力传感器；101、容纳钢筒；102、受力钢筒；103、拉环；104、受力钢板；105、液压缸；106、活塞杆；107、支撑弹簧；108、滑动钢板；109、连接螺栓；110、连接螺母；111、固定螺栓；112、连接螺纹。
具体实施方式
58.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
59.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
60.下面结合附图对本发明作进一步说明：
61.实施例1
62.如图1-图8所示，一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统，包括上支撑绳1、外侧防护网片6、拉力缓冲器10、钢柱体11，外侧防护网片6内侧设置有内侧防护网片7，外侧防护网片6和内侧防护网片7之间一侧设置有左侧防护网片8，外侧防护网片6和内侧防护网片7之间另一侧设置有右侧防护网片9，左侧防护网片8和右侧防护网片9上端均设置有钢柱体11，钢柱体11之间前侧设置有上支撑绳1，钢柱体11之间后侧设置有下支撑绳2，钢柱体11外侧前端连接有上拉锚绳3，钢柱体11上位于上拉锚绳3外侧设置有端支撑绳5，外侧防护网片6和内侧防护网片7之间底部两端安装有下拉锚绳4，外侧防护网片6和内侧防护网片7之间底部通过若干个连接环15连接，上支撑绳1、下支撑绳2、上拉锚绳3、下拉锚绳4、端支撑绳5上均设置有拉力缓冲器10；
63.钢柱体11前端设置有连接钢板12，钢柱体11后端设置有安装钢板13，钢柱体11和安装钢板13之间设置有球形转动柱14；
64.拉力缓冲器10包括容纳钢筒101、受力钢筒102、拉环103、受力钢板104，容纳钢筒101一端通过连接螺纹112连接有受力钢筒102，容纳钢筒101另一侧设置有受力钢板104，受力钢板104端面和受力钢筒102另一端面均设置有拉环103，容纳钢筒101内部设置有液压缸
105，液压缸105上连接有活塞杆106，活塞杆106另一端连接滑动钢板108，活塞杆106外侧位于液压缸105和滑动钢板108之间设置有支撑弹簧107，滑动钢板108和受力钢板104之间通过四个连接螺栓109连接，连接螺栓109上设置有连接螺母110，滑动钢板108通过固定螺栓111连接活塞杆106，容纳钢筒101通过固定螺栓111连接液压缸105；
65.上拉锚绳3、下支撑绳2、下拉锚绳4、端支撑绳5另一端均和避险车道末端崖壁连接，上支撑绳1、上拉锚绳3、下支撑绳2、下拉锚绳4、端支撑绳5上均连接有拉力缓冲器10，上拉锚绳3上连接有拉力传感器16，拉力传感器16通过电缆和外部通讯器以及处理器连接。
66.优选的：外侧防护网片6、内侧防护网片7之间夹角取值为60度，拼接成v型防坠网，再将左侧防护网片8、右侧防护网片9拼接在v型网两侧，形成漏斗型防坠网，利用漏斗型防坠网，形成有效的接收方式，避免车体掉落；上支撑绳1、上拉锚绳3、端支撑绳5均通过螺栓连接钢板12，下支撑绳2通过螺栓连接安装钢板13，下拉锚绳4通过线夹连接外侧防护网片6、内侧防护网片7，连接钢板12起连接和固定作用；拉环103通过焊接连接受力钢筒102、受力钢板104，连接螺栓109穿过受力钢板104、容纳钢筒101、滑动钢板108，连接螺母110通过螺纹连接螺栓109，拉环103起连接作用，通过焊接保证连接强度；外侧防护网片6、内侧防护网片7、左侧防护网片8、右侧防护网片9两两之间通过连接环15连接，连接环15用于锁紧和连接，从而使得外侧防护网片6、内侧防护网片7、左侧防护网片8、右侧防护网片9相互之间配合连接紧固；活塞杆106滑动连接液压缸105，活塞杆106用于连接，液压缸105用于提供缓冲力，且同时配合支撑弹簧107，支撑弹簧107在被压缩或伸长时，活塞杆106起导向作用，液压缸105及活塞杆106的轴线平行于受力钢板104和滑动钢板108的连线，容纳钢筒101的外螺纹线与受力钢筒102的内螺纹线能较好的旋合，连接螺纹112用于连接和紧固容纳钢筒101及受力钢筒102；连接钢板12通过焊接连接钢柱体11，球形转动柱14通过焊接连接钢柱体11，球形转动柱14转动连接安装钢板13，球形转动柱14用于配合安装钢板13，在防坠网整体受到车辆撞击时，能够产生一定的弯折性变，避免刚性冲击；数据采集系统为拉力传感器16、电缆，信息处理系统包括处理器单元、信号输出装置，信号显示系统包括灯光、声音装置，数据采集系统将拉力传感器16采集到的数据传输到信号处理系统，在信息处理系统确定柔性防坠网达到某种危险程度时，以一种或多种方式发出报警信号，同时，通过短信方式通知道路管理人员进行救援。
67.一种具有监测功能的避险车道柔性防坠网系统的安装方法，包括以下几个步骤：
68.a、测量定位
69.根据防坠网系统的设计并结合实际的避险车道末端场地条件对钢柱体11及锚具进行测量定位；
70.b、安装安装钢板13
71.安装钢板13有上、下两部分，连接起来中部有球形凹槽，球形转动柱14能在其水平面360
°
自由旋转，且安装钢板13上设有对称分布的多个绳孔，用于固定下支撑绳2或使端支撑绳5穿过，将球形转动柱14放入安装钢板13中，在避险车道末端崖壁的预定位置安装安装钢板13；
72.c、组装拉力缓冲器10
73.将液压缸105和活塞杆106组装好，液压缸105底部通过固定螺栓111与容纳钢筒101底部固定，将支撑弹簧107套装在活塞杆106外，将4个连接螺栓109穿过滑动钢板108并
穿过容纳钢筒101底部对应的圆孔，再用连接螺栓109将滑动钢板108与活塞杆106固定，支撑弹簧107一端固定在液压缸105的顶部，另一端固定在滑动钢板108上，液压缸105及活塞杆106均为圆柱形，支撑弹簧107固定在滑动钢板108及液压缸105上，能实现压缩及回弹的功能，
74.在各连接螺栓109的螺纹端拧入一颗连接螺母110，将受力钢板104穿过各连接螺栓109，再将四连接螺母110分别拧入各连接螺栓109中，通过调整连接螺母110，使受力钢板104卡紧并平行于容纳钢筒101底部，将受力钢筒102与容纳钢筒101通过受力钢筒102旋合拧紧，受力钢筒102及受力钢板104上均设有拉环103与钢丝绳连接；
75.d、钢柱体11及上拉锚绳3的安装
76.提前将连接钢板12焊接在钢柱体11柱头上，连接钢板12上设有若干个绳孔，用于连接上支撑绳1或上拉锚绳3，将钢柱体11与球形转动柱14上部的圆柱圆面焊接，将上拉锚绳3的一端与连接钢板12固定连接，另一端与拉力缓冲器10固定，然后用另一根上拉锚绳3的一端与拉力缓冲器10另一端固定，另一根上拉锚绳3的另一端锚固在崖壁的指定位置，通过上拉锚绳3按设计方位调整好钢柱体11的方位，使钢柱体11较水平面上扬5度，所有钢柱体11相互平行且处于同一平面内；
77.e、上支撑绳1、下支撑绳2的安装
78.将一根上支撑绳1的一端固定在左边钢柱体11的连接钢板12上，另一端固定在拉力缓冲器10的一端，再用另一根上支撑绳1固定在拉力缓冲器10的另一端，确信拉力缓冲器10正确就位后，另一根上支撑绳1的另一端固定在右边钢柱体11的连接钢板12上；两根下支撑绳2的一端固定在拉力缓冲器10的两侧，两根下支撑绳2的另一端分别通过左、右两边的安装钢板13上的穿绳孔固定；
79.f、端支撑绳5的安装
80.将端支撑绳5的一端锚固在崖壁上，另一端依次穿过安装钢板13的穿绳孔及钢柱体11柱头上的连接钢板12上的绳孔，然后与拉力缓冲器10固定，用另一根端支撑绳5的一端与拉力缓冲器10另一端固定，另一根端支撑绳5的另一端通过锚具锚固在崖壁的指定位置；
81.g、安装外侧防护网片6、内侧防护网片7、左侧防护网片8、右侧防护网片9
82.将外侧防护网片6与内侧防护网片7在其连接边的中点及两端点处用连接环15暂时连接到一起，用塔吊吊起内侧防护网片7与连接边相平行的一边的中点，将内侧防护网片7及外侧防护网片6吊挂在下支撑绳2处，并从中点分别往两边装上连接环15，通过连接环15连接内侧防护网片7与下支撑绳2，
83.依靠塔吊吊起外侧防护网片6与连接边相平行的一边的中点，并从中点分别往两边装上连接环15，通过连接环15连接外侧防护网片6与下支撑绳2，再用连接环15将外侧防护网片6与内侧防护网片7连接牢固，此时，外侧防护网片6与内侧防护网片7的夹角为60度，拼接成外形为v的防护网，
84.依靠塔吊将左侧防护网片8一边的中点吊起，吊挂在位于钢柱体11段的端支撑绳5上，从中点分别往两边装上连接环15，通过连接环15连接左侧防护网片8与端支撑绳5，用钢丝绳将左侧防护网片8的另两边分别与内侧防护网片7及外侧防护网片6的左边绑扎紧固，按照同样的方法完成右侧防护网片9的安装；
85.h、下拉锚绳4的安装
86.将一根下拉锚绳4一端固定在内侧防护网片7与左侧防护网片8交线的一个顶点处，另一端固定在拉力缓冲器10上，用另一根下拉锚绳4一端与拉力缓冲器10固定，另一根下拉锚绳4的另一端锚固的悬壁下。
87.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。