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“多功能一体式”限高门架的研究和应用0前言现代物流业的发展是社会经济增长的必然要求，随之而来的超限（超重、超高、超长）车辆却让市政道路（桥梁隧道）、高速公路（桥梁隧道）面临严峻的挑战。2006年11月，成都市某人行天桥被装卸车上扬的翻斗拉翻破坏；2012年8月，哈尔滨市阳明滩大桥某引桥因超载车辆而垮塌。全国各地频繁出现的超限车辆破坏交通基础设施的事故，不仅危害人民生命财产安全，带来经济损失，还造成广泛的社会影响。为避免类似事故发生，管理部门通常是在特殊路段入口安设限高门架。本文将系统地分析限高门架的功能和使用特点，提出日趋完善的新型产品的设计理念。1限高门架的功能一言概之，限高门架的功能，就是对超限（超重、超高、超长）车辆在特殊段落的交通基础设施的使用上予以限制（见图1）。一般情况下，超高、超长、超重三者是存在正比例关系的；如不加以限制，超高车辆将对前方的桥梁造成碰撞、擦挂等破坏，超重车辆将对前方的道路桥梁造成荷载引起的损坏。以首都北京为例，在近千座立交桥中，有近一半都被撞过，而在被损坏的各类桥梁中，20％都是超限车辆引起的。设置限高门架后，超限车辆将首先碰撞破坏门架，引起门架变形或破坏，警惕车辆减速或者停止，从而减少对桥梁道路的破坏。2现有限高门架的问题和发展情况2.1现有限高门架的问题如上述章节所述，限高门架是安装在桥梁隧道前方的高度限制装置。目前其外观应用形式多样，但总体结构形式单一，一般具有如下几个特点：（1）通常是“门”字型钢构件，结构刚度大，车辆碰撞限高门架后，对桥梁隧道起到了预警和保护作用，但门架自身构件容易脱落，造成车上人员伤亡。（2）门架一旦破坏，其破坏形式很难统一，也容易造成周边路人和其他车辆的伤亡。（3）门架一旦被撞击，基本无法再利用，维修和重新安装费用高，并影响交通（见图2）图1常规限高门架实景图2常规门架受损实景2.2发展中有待解决的问题近年来，随着门架碰撞事故频发，针对常规门架存在的不足，广大同行进一步的思考和研究，提出了如“可溃式限高门架”等改良的技术方案，一定程度上解决了门架破坏后伤人，维修更换更加方便等问题。但是，随着交通运输复杂性的增加，特别是城市交通的复杂性，对限高门架承载的功能提出了更高的要求。结合这些要求，分析常规门架与现在的需求之间，存在的问题和不足有以下几点：（1）功能单一，仅有限高的作用，缺乏提供更多道路交通信息的手段。（2）限高横梁无法启闭，难以应对复杂的交通管控需求。（3）限高横梁与门架采用相同刚度的构件，受损后，门架发生整体破坏，易伤人，维修更换困难，因而也制约了门架的用途，如架设ＶＭＳ信息提示屏。（4）某些特殊设计的智能限高门架，采用诸如红外线、射频天线等技术实现限高，却存在特殊的软、硬件需求，给现有的交通管理体系带来额外负担，难以灵活布置。上述问题，在改进后的门架设计中，部分得到了解决（如门架整体破坏和维修的问题）。本文将提出一种“多功能一体式”门架的解决方案，使门架的功能更加完善。３“多功能一体式”限高门架的研究该项研究，目的在于提供一种多功能一体式门架，解决目前用于道路桥梁的限高门架功能单一，高度无法根据实际情况调整，容易整体损坏以及使用智能管控适应性差的问题。3.1技术方案为解决上述的技术问题，该多功能一体式门架，包括两根立柱、横梁、限高板和控制系统。所述两根立柱分设在道路两侧，所述横梁连接在两根立柱顶部之间，限高板通过开启装置安装在两根立柱低于横梁的中部，两根立柱中的一根或两根上设置有感应装置，控制系统分别与开启装置和感应装置相连接，限高板和开启装置之间设有易断裂带（见图3）。具有独特解决问题能力的技术方案是：（1）所述横梁上设有交通信号灯、电子指示牌和警告牌，提供更多道路交通信息。（2）所述限高板有两块，是分别通过开启装置安装在两根立柱低于横梁的中部的，可开启，应对复杂的交通管控需要。（3）所述开启装置为竖直转动电机，控制限高板以竖直转动电机为圆心在竖直方向上转动。根据需要，也可设计为以水平转动电机为圆心在水平方向上转动。（4）所述易断裂带为较两根立柱和限高板刚度较小，更为轻脆的钢筋焊接构成。3.2技术优势与现有技术相比，该新型门架的独特效果是：（1）通过多种方式（手动、刷卡电子启动、光纤远程启动）实现限高板的启闭，以应对复杂的交通管控需求。（2）限高板的易断裂带与其他结构采用不同的材料制造，可确保在受到超高车辆冲撞时，破坏仅限于限高板，其他结构本身不产生到破坏，这保证了产品的经济性；另外，限高板是同易断裂带一起连接在立柱上的，保证破损限高板能快速替换，这保证了产品的易维护性（见图4）。（3）门架结构的稳固性带来额外的优点，可以将其作为更为广泛的交通信息提示载体，如VMS信息提示屏、交通指路牌、车道指示灯，实现门架的多功能性。交通信息设备是设置在横梁上共用门架结构和强弱电管道，不产生额外的系统需求。（4）该产品具有安装简单，使用便利，环境适应性强的优点，可满足任何地点，任何部门即安即用；独立手动或卡控，与现有的交通管理体系无缝衔接。4“多功能一体式”限高门架的应用在2013年5月竣工的成都市“两快两射”高架系统中，所有的上桥匝道均使用安装了该类门架，共计31个，跨度涉及7.6m到14.2m。大量交通信息标志牌及VMS信息提示屏外，限高板部分可升降，并通过手动、刷卡电子启动、光纤远程启动等多种方式实现升降。通车后不久，由于部分超限车辆的撞击，发生破坏，该类门架也只有限高板弯曲或脱落，门架主体甚至电机均未破坏，除承载了并迅速得到恢复，充分实现了门架的“多功能性”、“经济性”、“易维护性”（见图5）。