一种电磁合页式风屏障的制作方法

1.本技术涉及桥梁技术领域，特别地，涉及一种电磁合页式风屏障。


背景技术：

2.随着经济的发展，深切峡谷大桥桥面常遇风速大以及通行任务繁重等特点使得风致行车安全问题较为突出，抗风设计规范并没有高海拔、低气压的深切峡谷复杂地形，风速大、复杂绕流、方向多变、山峰分离、峡谷尾流，太阳辐射强烈，小尺度热力驱动的空气对流突出，较强的水平风垂直切变，风攻角大于规范要求，深切峡谷桥梁所处的特殊自然风环境往往会对超大跨度桥梁的行车安全造成极为不利的影响。若桥址处的风环境恶劣，必然影响到桥梁的行车安全，从而影响桥梁的经济效益和社会效益。
3.为了增强车辆在侧向风作用下的行车安全性，在某些深切峡谷地区的桥梁上设置风屏障，抑制和降低桥面的等效风速，从侧向风产生的源头入手，乃是目前解决车辆侧向风最有效的方法和技术措施。
4.风屏障一般通过透风率的减小和风屏障高度变化来优化风屏障挡风效果，当风屏障透风率较小时，挡风效率明显增加，行车视野相应降低，特别是对于深切峡谷大桥，乘客无法欣赏到深切峡谷地貌，而且透风率越小对桥梁的气动阻力就越大，从而影响到桥梁抗风安全问题出现；风屏障透风率较大时，虽然行车视野开阔，挡风效率明显减弱，继而直接影响行车安全。
5.现有的桥梁风屏障能够根据风力参数控制实时调整透风率大小，但在控制过程中是通过电机和配套的传动机构控制风屏障障条的转动角度来进行透风率调节，该方案结构复杂、制造成本高、存在更多机械磨损、驱动电机所需的能耗高，另外，调节过程中，由于需要电机频繁启动关闭，也容易导致电机故障率和维护难度居高不下，大幅缩短电机的使用寿命。


技术实现要素：

6.本技术提供了一种电磁合页式风屏障，以解决现有的桥梁风屏障结构复杂、制造成本高、能耗高、故障率和维护成本高的技术问题。
7.本技术采用的技术方案如下：
8.一种电磁合页式风屏障，包括：
9.风屏障框架，所述风屏障框架通过底座与桥梁连接；
10.多根风屏障叶片，所述多根风屏障叶片转动设置在所述风屏障框架上；
11.电磁铁，分别设置在相邻的风屏障叶片长度方向的边缘处，相邻两电磁铁通过输出电磁力相互作用来调节相邻风屏障叶片的转动角度来进行透风率调节。
12.进一步地，所述电磁铁铰接设置在每根风屏障叶片长度方向的边缘处。
13.进一步地，所述风屏障框架包括两侧立柱、设置在两侧立柱之间的上横梁和下横梁，所述下横梁通过底座与桥梁连接。
14.进一步地，所述风屏障叶片通过调节主轴及轴承转动设置在所述风屏障框架上。
15.进一步地，所述风屏障叶片通过调节主轴及轴承转动设置在两侧立柱之间，所述调节主轴垂直于两侧立柱。
16.进一步地，所述两侧立柱上设置有若干限制风屏障叶片转动位置的限位器。
17.进一步地，所述风屏障叶片通过调节主轴及轴承转动设置在上横梁和下横梁之间，所述调节主轴平行于两侧立柱。
18.进一步地，所述上横梁和下横梁上设置有若干限制风屏障叶片转动位置的限位器。
19.进一步地，所述风屏障框架采用非磁性材料。
20.本技术另一方面还提供了一种电磁合页式风屏障，包括：
21.所述的电磁合页式风屏障；
22.风速传感器，安装在所述电磁合页式风屏障外侧，用于监测桥梁迎风侧和背风侧的实时风速大小和方向数据；
23.控制器，分别与各电磁铁和风速传感器电路连接，用于根据所述实时风速大小和方向数据控制各电磁铁输出电磁力相互作用来调节相邻风屏障叶片的转动角度来进行透风率调节。
24.相比现有技术，本技术具有以下有益效果：
25.本技术提供了一种电磁合页式风屏障，所述电磁合页式风屏障包括风屏障框架、转动设置在所述风屏障框架上的多根风屏障叶片、分别设置在相邻的风屏障叶片长度方向的边缘处的电磁铁，相邻两电磁铁通过输出电磁力相互作用来调节相邻风屏障叶片的转动角度来进行透风率调节。本技术利用设置在风屏障叶片长度方向的边缘处的电磁铁输出电磁力相互作用来控制相邻风屏障叶片的转动角度，相比现有技术，本技术直接利用磁力作用驱动风屏障叶片转动来进行透风率调节，因此省去了复杂的中间机械传动系统，简化了结构，大幅减轻了自重，避免了过多的机械磨损和能耗损失，从而降低了成本、调节更灵敏；同时，由于本技术取消了驱动电机，不存在电机频繁启停的问题，从而使控制更加稳定可靠，使用寿命更长，故障率更低、维护更方便；本技术既可保障行车安全性，保证桥梁结构抗风性能，又能最大限度地满足行车安全视野和乘客舒适度等要求。
26.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本技术作进一步详细的说明。
附图说明
27.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
28.图1是本技术优选实施例的电磁合页式风屏障结构示意图。
29.图2是本技术优选实施例的电磁合页式风屏障结构示意图。
30.图3是本技术优选实施例的风屏障最大透风率示意图。
31.图4是本技术优选实施例的风屏障最小透风率示意图。
32.图5是本技术优选实施例的风屏障实时最优透风率示意图。
33.图中：1、立柱；2、上横梁；3、下横梁；4、风屏障叶片；5、调节主轴；6、电磁铁；7、风速
传感器；8、限位器；9、底座。
具体实施方式
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
35.如图1所示，本实施例提供了一种电磁合页式风屏障，包括风屏障框架、多根风屏障叶片4、电磁铁6，其中：
36.所述风屏障框架通过底座9与桥梁连接；
37.所述多根风屏障叶片4转动设置在所述风屏障框架上；
38.所述电磁铁6分别设置在相邻的风屏障叶片4长度方向的边缘处，相邻两电磁铁6通过输出电磁力相互作用来调节相邻风屏障叶片的转动角度来进行透风率调节。
39.本实施例提供了一种电磁合页式风屏障，所述电磁合页式风屏障包括风屏障框架、转动设置在所述风屏障框架上的多根风屏障叶片4、分别设置在相邻的风屏障叶片4长度方向的边缘处的电磁铁6，相邻两电磁铁6通过输出电磁力相互作用来调节相邻风屏障叶片4的转动角度。
40.本实施例利用设置在风屏障叶片4长度方向的边缘处的电磁铁4输出电磁力相互作用来控制相邻风屏障叶片4的转动角度来进行透风率调节，相比现有技术，本实施例由于直接利用磁力作用驱动风屏障叶片4转动，因此省去了复杂的中间机械传动系统，简化了结构，大幅减轻了自重，避免了过多的机械磨损和能耗损失，从而降低了成本、调节更灵敏；同时，由于本实施例取消了驱动电机，不存在电机频繁启停的问题，从而使控制更加稳定可靠，使用寿命更长，故障率更低、维护更方便；本实施例既可保障行车安全性，保证桥梁结构抗风性能，又能最大限度地满足行车安全视野和乘客舒适度等要求。
41.在本技术的优选实施例中，所述电磁铁6铰接设置在每根风屏障叶片4长度方向的边缘处。
42.本实施例中，所述电磁铁6铰接设置在每根风屏障叶片4长度方向的边缘处，其好处在于：当风屏障叶片4在转动过程中，能够尽量保持相邻两电磁铁6的作用面相互平行，尤其是两电磁铁6相互吸合时，确保相邻两电磁铁6的作用面能够完全贴合，这样既能保证相邻两电磁铁6之间有足够的相互作用力，同时，避免相邻两电磁铁6相互吸合后留有缝隙影响相邻两风屏障叶片4之间的透风率。
43.在本技术的优选实施例中，所述风屏障框架包括两侧立柱1、设置在两侧立柱1之间的上横梁2和下横梁3，所述下横梁3通过底座9与桥梁连接。
44.在本技术的优选实施例中，所述风屏障叶片4通过调节主轴5及轴承转动设置在所述风屏障框架上。
45.在本技术的优选实施例中，所述风屏障叶片4通过调节主轴5及轴承转动设置在两侧立柱1之间，此时各风屏障叶片4的调节主轴5均垂直于两侧立柱1。
46.本实施例中，各风屏障叶片4横向设置，各调节主轴5垂直于两侧立柱1。
47.在本技术的优选实施例中，所述两侧立柱1上设置有若干限制风屏障叶片4转动位置的限位器8。
48.本实施例中，所述两侧立柱1上设置有若干限制风屏障叶片4转动位置的限位器8，
当风屏障叶片4转动至最大透风率位置时，所述限位器8可有效限制风屏障叶片继续翻转至另一侧。
49.在本技术的优选实施例中，所述风屏障叶片4通过调节主轴5及轴承转动设置在上横梁2和下横梁3之间，所述调节主轴5平行于两侧立柱1。
50.本实施例中，各风屏障叶片4竖向设置，此时各风屏障叶片4的调节主轴5均平行于两侧立柱1。
51.在本技术的优选实施例中，所述上横梁2和下横梁3上设置有若干限制风屏障叶片4转动位置的限位器8。
52.本实施例中，所述上横梁2和下横梁3上设置有若干限制风屏障叶片4转动位置的限位器8，当风屏障叶片4转动至最大透风率位置时，所述限位器8可有效限制风屏障叶片在达到最大透风率后继续翻转至另一侧。
53.在本技术的优选实施例中，所述风屏障框架采用非磁性材料。
54.本实施例中，风屏障叶片4主要以挡风为主，其断面型式可以根据景观效果或者风障最优形式要求设计；所述风屏障框架采用非磁性材料，如非磁性金属和硬性塑料材质均可，不可采用容易干扰电流控制磁铁输出电磁力平衡风力的磁性金属，否则将会影响到风屏障叶片4的转动角度，最终降低对透风率的精确控制。
55.如图2所示，本技术另一方面还提供了一种电磁合页式风屏障，包括上述实施例中所述的电磁合页式风屏障，还包括风速传感器7、控制器，其中：
56.所述风速传感器7安装在所述电磁合页式风屏障外侧，用于监测桥梁迎风侧和背风侧的实时风速大小和方向数据；
57.所述控制器分别与各电磁铁6和风速传感器7电路连接，用于根据所述实时风速大小和方向数据控制各电磁铁6输出电磁力相互作用来调节相邻风屏障叶片4的转动角度来进行透风率调节。
58.本实施例提供了一种电磁合页式风屏障，包括前述实施例中的所述的电磁合页式风屏障，还包括风速传感器7、控制器，其中，所述风速传感器7用于监测桥梁迎风侧和背风侧的实时风速大小和方向数据，而控制器则根据所述实时风速大小和方向数据，通过控制流入各电磁铁6的电流大小和方向使电磁铁6输出电磁力相互作用来调节相邻风屏障叶片4的转动角度来进行透风率调节，从而实现透风率的控制。风速传感器7采用常用的风速风向仪，其工作原理简单，性能稳定。
59.本实施例中，电磁力实现风屏障叶片4的开到合或者合到开可通过改变电磁铁6的电磁力的大小和正负(极性)效果体现：若为开到合，则通过增大电磁力和电磁铁正负相吸原理驱动风屏障叶片4转动(主要控制电流大小和方向)，当风屏障叶片4到达指定位置时候，将电磁力大小固定，从而达到使风屏障叶片4转动到指定角度后停止继续转动的目的。若为合到开，则通过减小电磁力和电磁铁同性排斥原理控制打开，当到达指定位置时候，将电磁力大小固定，从而达到使风屏障叶片4转动到指定角度后停止继续转动的目的。
60.具体地，根据透风率的需要，本实施例的风屏障叶片4具有如下几种位置状态：
61.如图3所示，在电磁力的同性排斥作用下，当所有风屏障叶片4所在平面与下横梁3相互平行时，此时风屏障处于最大透风率状态，此时，进一步在限位器8在限位作用下，各风屏障叶片4不会再继续旋转。
62.如图4所示，在电磁力的异性相吸作用下，当相邻风屏障叶片4间的电磁铁6吸合在一起时，此时风屏障处于最小透风率状态。
63.如图5所示，除上述两种位置状态外，大部分的情况下，在一定电磁力的异性相吸作用下，相邻风屏障叶片4间的电磁铁6会相互吸引但维持一定的间距，从而使风屏障处于最优的透风率状态。
64.上述实施例的风屏障能够根据桥梁风环境和桥梁安全及行车运营要求，利用电磁力实时调整风屏障在不同风速下的透风率大小获得最优透风率，既可保障行车安全性，保证桥梁结构抗风性能，又能最大限度地满足行车安全视野和乘客舒适度等要求。
65.本发明适用于各类桥梁结构，特别适用于大跨度深切峡谷桥梁，可以提高桥梁结构抗风安全性能，保证桥梁行车运营要求，满足乘客行车视野需求，解决了风屏障的设置对桥梁结构抗风安全带来的不利影响。
66.本技术的创新点主要在风屏障叶片4的旋转驱动方式，即由传统的电机和传动机构驱动方式改为电磁力驱动，使结构大为简化，而控制器根据风速传感器7监测的风力参数输出相应的控制信号的控制逻辑属于现有技术，与目前已有的风屏障控制逻辑相类似，本技术并没有对控制逻辑进行改进，在此不再赘述。
67.本技术适用于各类桥梁结构，特别适用于大跨度深切峡谷桥梁，可以提高桥梁结构抗风安全性能，保证桥梁行车运营要求，满足乘客行车视野需求，解决了风屏障的设置对桥梁结构抗风安全带来的不利影响。
68.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。