基于减速带缓解城市低洼道路积水的设施及运行方法

技术领域

本发明涉及城市排洪领域，具体是一种基于减速带缓解城市低洼道路积水的设施及运行方法。

背景技术

近几年，每逢雨季，各地城市轮番上演“城市看海”的景象，特别是在地形起伏等低洼路面和立交桥下，积水往往严重影响车辆行驶安全，造成严重的洪涝灾害和人员伤亡及财产损失。

减速带是安装在公路上使经过的车辆减速的交通设施。一般以黄色黑色相间以引起视觉注意，使路面稍微拱起以达到车辆减速目的。一般设置在公路道口、斜坡路面、工矿企业、学校、住宅小区人口等需要车辆减速慢行的路段和容易引发交通事故的路段，是用于降低机动车、非机动车行驶速度的新型交通专用安全设置。交通路面排水的顺畅与否关乎城市洪水安全，城市内涝对交通车辆和行人人身安全构成威胁。

现有技术中，减速带不具有良好的排水功能，在强降雨条件下容易引起路面严重积水，在实际的使用过程中，减速带引发了路面积水等不良影响。本发明对现有减速带结构进行优化，不仅增加减速带的路面排水功能，而且将路面初期污染严重的雨水和后期相对干净的雨水分别排水入污水管道和雨水管道实现分流，既能够利用减速带实现路面快速排水，又能够实现路面雨水自身的“雨污分流”。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基于减速带缓解城市低洼道路积水的设施，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术方案：本发明解决其技术问题所采用的一种基于减速带缓解城市低洼道路积水的设施，包括箱体、弧形减速板、安装板、伸缩块、推块和控制系统。

所述箱体内设置有排水组件和升降组件，所述箱体位于路面之下。所述安装板设置有通孔、第一开口槽和太阳能电池板，所述安装板通过地脚螺栓穿过通孔与路面固定；所述箱体的顶部与安装板的底部固定连接。

所述弧形减速板安装在安装板的顶部，所述弧形减速板设置有贯穿槽和凹槽；所述弧形减速板的贯穿槽与所述安装板的第一开口槽相互连通，所述贯穿槽和第一开口槽内滑动配合有伸缩块。

所述伸缩块底部的中心位置设置有第一导向槽，所述推块与第一导向槽滑动配合，所述伸缩块内设置有回流组件，所述伸缩块底部固定安装有钢管。所述推块上半部分的中心位置设置有第二导向槽，所述钢管与第二导向槽滑动配合，所述推块与第一导向槽之间设置有弹簧，所述弹簧与钢管转动配合，所述推块底部与箱体通过升降组件连接。

所述控制系统包括监测模块、信息处理模块和调控模块，所述控制系统安装在箱体内壁。所述监测模块通过专用数据线与雨滴传感器和液位传感器连接，所述调控模块通过专用数据线与电动机、水泵及电动调节阀连接。所述控制系统还包括监测模块前端的模数转换器和调控模块后端的数模转换器。所述信息处理模块包括与监测模块、调控模块连接的多道通信接口和通信总线。所述监测模块用于实时采集雨滴传感器和液位传感器的信号，所述信息处理模块用于接收监测模块的采集信号并经过内部程序处理后传输给调控模块，所述调控模块用于按执行指令控制电动机、水泵及电动调节阀的启闭，所述的雨滴传感器镶嵌安装在弧形减速板的凹槽内，所述液位传感器安装在箱体内壁，液位传感器的安装高度大于自流式排水口高度但低于控制系统的安装高度。

所述的太阳能电池板倾斜镶嵌安装在安装板的侧面，所述太阳能电池板通过蓄电池组、逆变器、电线与所述控制系统连接，所述太阳能电池板周围设有模具钢框，太阳能电池板与安装板之间设有减震橡胶垫。

进一步的，所述伸缩块内竖直贯穿设置有第一排水腔，第一排水腔底部安装有钢管；所述伸缩块侧面设置有第二排水腔，第二排水腔与第一排水腔连通，第一排水腔与第二排水腔的顶部均倾斜设有滤网。

进一步的，所述箱体内固定安装有限位板、控制系统和水泵，所述限位板位于推块两侧，所述限位板上设置有第二开口槽，所述推块顶部内嵌设置有密封环，所述密封环与钢管滑动配合；所述水泵与排水管之间设有电动调节阀。

进一步的，所述推块底部两侧固定安装有导向套筒和内螺纹套筒，所述箱体的底部固定安装有导向杆，所述导向杆与导向套筒滑动配合，所述箱体的底部固定安装有限位转动块，所述限位转动块内转动安装有螺纹杆，所述螺纹杆与内螺纹套筒螺纹转动配合，所述螺纹杆上固定安装有从动齿轮，所述箱体的底部固定安装有电动机，所述电动机的输出端固定安装有驱动齿轮，所述驱动齿轮与从动齿轮传动配合。

在本发明中，所述箱体分为左右两部分，分别安装升降组件和排水组件。升降组件由电动机、驱动齿轮、从动齿轮、限位转动块、螺纹杆、内螺纹套筒、导向套筒、导向杆、伸缩块、推块、钢管和弹簧构成；排水组件由第一排水腔、第二排水腔、钢管、连接管、排水管、自流式排水口、水泵和电动调节阀构成。所述箱体具有良好的防漏功能，防止雨水渗入地基，保护路基的长期稳定性。

在本发明中，所述伸缩块内的第一排水腔和第二排水腔均有若干个进水口，以增加设施的排水能力，提高排放流量。

在本发明中，所述回流组件由滤网、第一排水腔、第二排水腔和密封环构成。

在本发明中，当升降组件上升到最高位时，伸缩块表面与周围弧形减速板表面齐平。在车辆驶过弧形减速板时，车轮与伸缩块一旦接触，伸缩块就会临时压入贯穿槽内，钢管和第二导向槽滑动导向配合弹簧的收缩，对伸缩块进行缓冲；车辆驶过后，在弹簧的弹力作用下伸缩块及时伸出，使得第一排水腔和第二排水腔的进水口露出地面继续进行排水。

在本发明中，所述电动调节阀具有通过执行器和控制器调节行程及开度的功能，执行器内部有伺服电机及驱动系统，能够根据接收的调控模块的模拟信号控制电动阀的开度。

作为优选，所述基于减速带缓解城市低洼道路积水的设施更适合布置于有坡路面和低洼地面。

作为优选，所述伸缩块宽度小于常规的汽车轮胎宽度，汽车轮胎通常不易直接压在伸缩块上，保证设施的安全性和使用寿命。即使汽车轮胎有一部分压在伸缩块表面，伸缩块也会临时进入贯穿槽内，将力通过弹簧、推块等传递给到箱体和地基，对伸缩块赶到缓冲和保护作用；轮胎压力消失后在弹簧的弹力作用下伸缩块又及时伸出，发挥第一排水腔和第二排水腔的排水功能。

作为优选，所述弧形减速板的贯穿槽与所述安装板的第一开口槽尺寸大小相同，贯穿槽和第一开口槽尺相互连通。

作为优选，所述第二排水腔进水口迎着斜坡安装，第二排水腔的进水口底面形状为平面。

作为优选，所述连接管采用可伸缩软管。

作为优选，所述雨滴传感器镶嵌安装在弧形减速板的凹槽内。

作为优选，所述液位传感器安装高度大于自流式排水口的高度。

作为优选，所述太阳能电池板与安装板之间的减震橡胶垫采用CR泡棉，保证太阳能电池板得到长期的防震保护，同时，保证减震橡胶垫耐高温、耐油、耐化学腐蚀等优异特性。

本发明提供的技术方案还包括基于减速带缓解城市低洼道路积水的设施的运行方法，包括以下步骤：

①无降雨时，所述设施处于初始状态，伸缩块的顶部低于弧形减速板的顶部，推块和导向套筒、内螺纹套筒均位于各自的最低位，水泵和电动调节阀处于关闭状态，雨滴传感器和液位传感器没有信号传输给监测模块，控制系统处于休眠模式。

②降雨发生后，雨滴传感器感应到雨滴后发出信号，监测模块接受到信号后传输给信息处理模块，信息处理模块通过内部程序判断降雨强度和时间，当降雨强度和时间的乘积达到程序设置的最小阈值时，调控模块向电动机发送开启指令，电动机启动，带动驱动齿轮和从动齿轮旋转，伸缩块、推块、导向套筒、内螺纹套筒向上运动，第二排水腔的进水口露出路面。调控模块根据内部程序设置的电动机运行最大时间向电动机发送正转关闭指令，第二排水腔的进水口保留在路面；监测模块开始获取液位传感器信号，箱体内初期雨水通过自流式排水口注入地下污水管网。

③当信息处理模块通过内部程序判断液位传感器测量水位达到内部程序设置的水位最大阈值时，调控模块给水泵和电动调节阀通电，电动调节阀开度达到最大，箱体内后期雨水通过水泵和排水管注入地下雨水管网，实现后期雨水和初期雨水的分流。

④监测模块持续接收雨滴传感器、液位传感器的信号，并将信号输送给信息处理模块，信息处理模块持续通过内部程序判断液位传感器所感应的水位。当水位降低到时内部程序设置的水位中值时，调控模块向电动调节阀的执行器发出减小开度指令；当水位降低到时内部程序设置的水位最小阈值时，调控模块向电动调节阀的执行器发出再次减小开度指令。信息处理模块适时根据监测模块传输的水位信息判断箱体中的水量，当信息处理模块判断出液位传感器所感应的水位再次到达内部程序设置的水位最大阈值时，调控模块向电动调节阀的执行器发送增大开度指令。

⑤当降雨减小，信息处理模块根据雨滴传感器采集的雨强信息和液位传感器采集的水位信息判断是否关闭水泵和电动调节阀；当达到关闭条件时，信息处理模块向调控模块发送指令，调控模块关闭水泵和电动调节阀。

⑥当降雨结束后，雨滴传感器的信号中断，信息处理模块通过内部程序中的计时语句开始计时，当连续超过分钟没有雨滴传感器信号后，信息处理模块向调控模块发送反向接通指令，调控模块接通电动机，电动机反向旋转，带动驱动齿轮和从动齿轮旋转，伸缩块、推块、导向套筒、内螺纹套筒向下运动，第二排水腔的进水口回到设施内部。信息处理模块根据内部程序设置的电动机运行最大时间向调控模块发送关闭电动机指令，整套设施恢复到初始状态。

按照上述相应步骤，即可实现利用减速带缓解城市低洼道路积水的目的。

有益效果：本发明的基于减速带缓解城市低洼道路积水的设施及运行方法，具有以下有益效果：

(1)通过升降组件配合能够伸缩的伸缩块和排水组件，能够在保证弧形减速板的强度基础上实现路面快速排水，在弹簧的作用下减少车辆行驶对减速带的损害。

(2)通过对现有减速带结构和安装方式进行优化，不仅增加减速带的路面排水功能，而且将路面初期污染严重的雨水和后期相对干净的雨水分别排水入污水管道和雨水管道实现分流，能够保护城市水环境质量，有效避免初期水质较差的路面雨水直接进入雨水管道而污染江河湖泊水体。

(3)本发明的伸缩块内竖直贯穿设置有第一排水腔、侧面设置第二排水腔，底部安装有钢管，钢管处容易产生满流。在降雨初期,利用重力原理进行排水。当降雨量加大,钢管上的水位达到一定高度时,自动隔离空气,从而在钢管处产生虹吸，排放系统能够转变为高效的虹吸式雨水排放系统。

(4)本发明的控制系统包括监测模块、信息处理模块和调控模块，监测模块能够实时采集雨滴传感器和液位传感器的信号，信息处理模块能够接收监测模块的采集信号并经过内部程序处理后传输给调控模块，调控模块能够按执行指令控制电动机、水泵及电动调节阀的启闭，整套设施智能化程度高。

(5)本发明的箱体排水过程，开始排水依靠自流式排水口，能够节约电能；雨量大时，通过电动调节阀调节，既能保证快速排放雨水，又能防止水泵空转烧坏。

附图说明

图1为本发明的基于减速带缓解城市低洼道路积水的设施结构示意图。

图2为图1中的升降组件恢复初始状态时的设施结构示意图。

图3为图1中A区域放大的结构示意图。

图4为本发明中伸缩块的结构示意图。

图5为本发明中控制系统的示意图。

图6为本发明中安装板、贯穿槽、第一开口槽、限位板和第二开口槽的结构示意图。

图7为本发明中第一导向槽、第二导向槽、推块和密封环的结构示意图。

图中：1-箱体，2-弧形减速板，3-安装板，4-通孔，5-贯穿槽，6-第一开口槽，7-伸缩块，8-第一排水腔，9-第二排水腔，10-滤网，11-第一导向槽，12-推块，13-钢管，14-第二导向槽，15-密封环，16-弹簧，17-限位板，18-第二开口槽，19-水泵，20-排水管，21-连接管，22-导向套筒，23-导向杆，24-内螺纹套筒，25-限位转动块，26-螺纹杆，27-从动齿轮，28-电动机，29-驱动齿轮，30-自流式排水口，31-控制系统，32-监测模块，33-信息处理模块，34-调控模块，35-雨滴传感器，36-液位传感器，37-电动调节阀，38-太阳能电池板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1～图6所示，本发明的基于减速带缓解城市低洼道路积水的设施，包括箱体1、弧形减速板2、安装板3、伸缩块7、推块12和控制系统31。

如图1、图3所示，箱体1内设置有排水组件和升降组件，箱体1位于路面之下。安装板3设置有通孔4、第一开口槽6和太阳能电池板38，箱体1的顶部与安装板3的底部固定连接。弧形减速板2安装在安装板3的顶部，弧形减速板2设置有贯穿槽5和凹槽。弧形减速板2的贯穿槽5与安装板3的第一开口槽6尺寸大小相同并相互连通，贯穿槽5和第一开口槽6内滑动配合有伸缩块7。

如图1～图6所示，伸缩块7底部的中心位置设置有第一导向槽11，推块12与第一导向槽11滑动配合，伸缩块7内设置有回流组件，伸缩块7底部固定安装有钢管13，推块12上半部分的中心位置设置有第二导向槽14。钢管13与第二导向槽14滑动配合。推块12与第一导向槽11之间设置有弹簧16，弹簧16与钢管13转动配合，推块12底部与箱体1通过升降组件连接。伸缩块7内竖直贯穿设置有第一排水腔8，第一排水腔8底部安装有钢管13；伸缩块7侧面设置有第二排水腔9，第二排水腔9与第一排水腔8连通，第一排水腔8与第二排水腔9的顶部均倾斜设有滤网(10)。箱体1内固定安装有限位板17、控制系统31和水泵19，限位板17位于推块12两侧，限位板17上设置有第二开口槽18，推块12顶部内嵌设置有密封环15，密封环15与钢管13滑动配合；水泵19与排水管20之间设有电动调节阀37。推块12底部两侧固定安装有导向套筒22和内螺纹套筒24，箱体1的底部固定安装有导向杆23；箱体1的底部固定安装有限位转动块25，限位转动块25内转动安装有螺纹杆26。螺纹杆26上固定安装有从动齿轮27。箱体1的底部固定安装有电动机28，电动机28的输出端固定安装有驱动齿轮29。

在本实施例中，安装板3通过地脚螺栓穿过通孔4与路面固定。

在本实施例中，安导向杆23与导向套筒22滑动配合。

在本实施例中，安螺纹杆26与内螺纹套筒24螺纹转动配合。

在本实施例中，伸缩块7内的第一排水腔8和第二排水腔9均设有3个进水口，以增加设施的排水能力。

在本实施例中，雨滴传感器35镶嵌安装在弧形减速板2的凹槽内，雨滴传感器35的工作电压：DC3.3～5V。

在本实施例中，控制系统31和液位传感器36均安装在箱体1内壁，液位传感器36的安装高度大于自流式排水口30高度但低于控制系统31的安装高度。

在本实施例中，监测模块32通过专用数据线与雨滴传感器35和液位传感器36连接，调控模块34通过专用数据线与电动机28、水泵19及电动调节阀37连接，监测模块32获取雨滴传感器35和液位传感器36信号后通过模数转换器最终传输给信息处理模块33，信息处理模块33通过数模转换器与调控模块34传输信息。

在本实施例中，太阳能电池板38倾斜镶嵌安装在安装板3的侧面，太阳能电池板38通过蓄电池组、逆变器、电线与控制系统31连接，太阳能电池板38周围设有模具钢框，太阳能电池板38与安装板3之间设有减震橡胶垫。

本实施例的基于减速带缓解城市低洼道路积水的设施的运行方法，包括以下步骤：

①无降雨时，设施处于初始状态，伸缩块7的顶部低于弧形减速板2的顶部，推块12和导向套筒22、内螺纹套筒24均位于各自的最低位，水泵19和电动调节阀37处于关闭状态，雨滴传感器35和液位传感器36没有信号传输给监测模块51，控制系统31处于休眠模式。

②降雨发生后，雨滴传感器35感应到雨滴后发出信号，监测模块32接受到信号后传输给信息处理模块33，信息处理模块33通过内部程序判断降雨强度和时间，当降雨强度和时间的乘积达到程序设置的最小阈值时，调控模块34向电动机28发送开启指令，电动机28启动，带动驱动齿轮29和从动齿轮27旋转，伸缩块7、推块12、导向套筒22、内螺纹套筒24向上运动，第二排水腔9的进水口露出路面；调控模块34根据内部程序设置的电动机28运行最大时间向电动机28发送正转关闭指令，第二排水腔9的进水口保留在路面；监测模块32开始获取液位传感器36信号，箱体1内初期雨水通过自流式排水口30注入地下污水管网。

③当信息处理模块33通过内部程序判断液位传感器36测量水位达到内部程序设置的水位最大阈值时，调控模块34给水泵19和电动调节阀37通电，电动调节阀37开度达到最大，箱体1内后期雨水通过水泵19和排水管20注入地下雨水管网，实现后期雨水和初期雨水的分流。

④监测模块32持续接收雨滴传感器35、液位传感器36的信号，并将信号输送给信息处理模块33，信息处理模块33持续通过内部程序判断液位传感器36所感应的水位，当水位降低到时内部程序设置的水位中值时，调控模块34向电动调节阀37的执行器发出减小开度指令；当水位降低到时内部程序设置的水位最小阈值时，调控模块34向电动调节阀37的执行器发出再次减小开度指令；信息处理模块33适时根据监测模块32传输的水位信息判断箱体1中的水量，当信息处理模块33判断出液位传感器36所感应的水位再次到达内部程序设置的水位最大阈值时，调控模块34向电动调节阀37的执行器发送增大开度指令。

⑤当降雨减小，信息处理模块33根据雨滴传感器35采集的雨强信息和液位传感器36采集的水位信息判断是否关闭水泵19和电动调节阀37；当达到关闭条件时，信息处理模块33向调控模块34发送指令，调控模块34关闭水泵19和电动调节阀37。

⑥当降雨结束后，雨滴传感器35的信号中断，信息处理模块33通过内部程序中的计时语句开始计时，当连续超过10分钟没有雨滴传感器8信号后，信息处理模块33向调控模块34发送反向接通指令，调控模块34接通电动机28，电动机28反向旋转，带动驱动齿轮29和从动齿轮27旋转，伸缩块7、推块12、导向套筒22、内螺纹套筒24向下运动，第二排水腔9的进水口回到设施内部；信息处理模块33根据内部程序设置的电动机28运行最大时间向调控模块34发送关闭电动机28指令，整套设施恢复到初始状态。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员能够理解的其他实施方式。