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榕亨智慧道釘，指引城市道路交通出行

2021-02-02 09:27:51 責(zé)任編輯: 陳乙周

摘要:在深圳城市的大街小巷，每當(dāng)夜幕降臨，交通系統(tǒng)便進(jìn)入晚高峰繁忙運(yùn)行時(shí)段。伴隨著通勤通學(xué)出行市民的腳步，人們不時(shí)發(fā)現(xiàn)在道路交叉口的人行

在深圳城市的大街小巷，每當(dāng)夜幕降臨，交通系統(tǒng)便進(jìn)入晚高峰繁忙運(yùn)行時(shí)段。伴隨著通勤通學(xué)出行市民的腳步，人們不時(shí)發(fā)現(xiàn)在道路交叉口的人行道、潮汐車道、高快速路出/入口匝道等路面上，閃爍著白、紅、黃、綠不同顏色的智慧道釘，正精準(zhǔn)地指引著城市道路出行行人與車輛，這就是新一代智慧道釘，由深圳榕亨實(shí)業(yè)集團(tuán)技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、工程實(shí)施、運(yùn)營維護(hù)的一體化最新產(chǎn)品。

智慧道釘Intelligent Spike，顧名思義它是一種交通路障誘導(dǎo)指引方式，用于指引人們按照正確方向行進(jìn)或駕駛、防止超速及交通肇事；主要運(yùn)用在城市道路和區(qū)域高速網(wǎng)絡(luò)中，便于沿道路路面設(shè)置、用于夜間或雨霧天氣、指示道路前進(jìn)方向等，由逆反射材料、殼體、太陽電池板、LED發(fā)光管、信息采集、車聯(lián)網(wǎng)通信及控制器件組成，具有主動發(fā)光和被動反光性能的發(fā)光誘導(dǎo)指示、太陽電池充電、感知信息采集模塊、車聯(lián)網(wǎng)通信、集成交叉口信號燈聯(lián)動“五位一體”視覺誘導(dǎo)交通安全功能，通常與信號燈、誘導(dǎo)屏、標(biāo)志、標(biāo)線、標(biāo)牌等結(jié)合使用。

智慧道釘?shù)囊?guī)格結(jié)構(gòu)一般為100mm×100mm×20mm，高度最高不超過25mm，反射器種類繁多，有反光片、反光珠，紅外發(fā)光、反光膜等。由于太陽電池技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來，在國家實(shí)施的公路與道路安全保障工程中，各種科技含量較高的交通安全設(shè)施和產(chǎn)品備受業(yè)界青睞。這些交通安全設(shè)施和產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，對提高公路與道路行人、車輛駕駛安全，減少交通事故發(fā)生等均發(fā)揮了重要作用。在各種交通安全設(shè)施或產(chǎn)品中，智慧道釘在雨、霧天氣及道路彎道處，能清晰地勾劃出道路輪廓和邊緣，誘導(dǎo)駕駛員視線，與車輛信息交互，進(jìn)而能消除道路的安全隱患。

通過我們的研發(fā)設(shè)計(jì)，智慧道釘具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

①發(fā)光亮度大

普通反光道釘?shù)姆垂饬炼戎挥?00-400個MCD，而智慧道釘?shù)陌l(fā)光亮度可達(dá)2000個MCD以上，是前者的6-7倍，高強(qiáng)度的光線可以在夜間穿破雨霧，安全有效地為駕駛員指導(dǎo)方向。

②主動發(fā)光、動態(tài)警示

智慧道釘在晚上以秒級頻率閃爍，而人的視覺對變化更為敏感，所以其動態(tài)警示作用非常強(qiáng)。主動發(fā)光不僅可以最大程度上避免雨霧的干擾，而且可以脫離對汽車燈光的依賴，可視距離更遠(yuǎn)，效果更好。

③在未來的智能車路協(xié)同管控中，智慧道釘可以通過車輛與行人信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、車聯(lián)網(wǎng)通信等功能，包括已經(jīng)集成車流檢測、光敏的檢測、振動的檢測、溫度的檢測、對道路運(yùn)行狀態(tài)和信息能夠及時(shí)地掌握和了解，實(shí)現(xiàn)V2I交通信息交互和集成交通信號控制設(shè)施，是下一代智能網(wǎng)聯(lián)設(shè)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)裝備。

談到智慧道釘?shù)墓ぷ髟恚@里介紹如下：

白天太陽能電池板吸收太陽光，把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，儲存在儲能器件（電池或電容）中，到了晚上，儲能器件中的電能自動轉(zhuǎn)化成光能（通過光電開關(guān)控制），使LED發(fā)出亮光來勾畫道路輪廓，誘導(dǎo)駕駛員視線。

智慧道釘按照安裝位置的不同可以分為埋入式和突起式。前者一般用在道路中線，后者一般用于道路邊緣線。這是因?yàn)榘惭b在道路中線的智慧道釘對抗壓性能要求高，為了解決這一難題，只好把智慧道釘埋入地面，露出地面的只有5個毫米左右。而用在道路邊緣線的智慧道釘對抗壓性能要求不是太高，凸出地面依然能有效工作。

智慧道釘按照儲能元件的不同又可分為電容式和電池式，前者的使用壽命可達(dá)五到七年，后者的使用壽命一般可在一年到三年不等。由于埋入式智慧道釘對路面破壞很大，而電容式智慧道釘成本太高，所以目前應(yīng)用最多的還是凸起式電池智慧道釘。

了解到上述原理知識，我們最關(guān)注的還是智慧道釘性能指標(biāo)，衡量一個智慧道釘?shù)男阅軓囊韵聨讉€方面入手：

①抗壓性能

如果智慧道釘不能承受一定的壓力，在汽車碾壓或沖擊后就很容易碎掉，自然不能正常工作，所以抗壓是智慧道釘正常工作的一個基本條件。智慧道釘本身是一個電子產(chǎn)品，包含有電子部分，想使得電子部分也有較高程度的抗壓性能的確不是一件容易的事情，一般來講智慧道釘?shù)目箟盒阅芤绕胀ǖ泪敳钜恍鼛啄陙韲医煌ㄟ\(yùn)輸部的技術(shù)指標(biāo)是10噸。

有效提高智慧道釘?shù)目箟盒阅艿姆椒òǎ阂皇锹懵对谕饷娴奶柲茈姵匕宀捎肞C防彈材料，來增強(qiáng)電子部分的抗壓能力；二是盡可能采用IC控制，以減少電子線路的體積，來降低電子部分所承受的壓力；三是在殼體上設(shè)計(jì)一些加強(qiáng)筋，來分擔(dān)電子部分所承受壓力。

②密封性能

如果智慧道釘沒有完全密封，那自然會滲水，滲水就會引起電路短路，后果也是災(zāi)難性的，一個合格的智慧道釘密封性能是必不可少的。提高智慧道釘密封性能的方法包括：第一分離設(shè)計(jì)；LED燈罩和內(nèi)部電路板采用隔離設(shè)計(jì)，即使LED燈罩壞掉，智慧道釘內(nèi)部依然保證不會滲水。第二采用強(qiáng)力中性粘接材料，確保太陽能面板、LED燈罩和道釘殼體緊密粘接，中間沒有任何縫隙。

③發(fā)光亮度

智慧道釘主動發(fā)光，清晰勾畫道路輪廓；相比于反光道釘，其很重要一個特點(diǎn)就是發(fā)光強(qiáng)度大，這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)交通部要求是2000個MCD。

④穩(wěn)定可靠

決定智慧道釘壽命的一個重要因素是電池的壽命，電池的選擇至關(guān)重要。近幾年市場上有兩種類型的電池可以借鑒：一個是充放電500次以后，電池容量降低至50%；另一個是充放電1000次以后，電池容量降低至79%。

電池壽命不僅要夠長，而且要能夠在較大的溫度區(qū)間內(nèi)正常工作。電池內(nèi)部是化學(xué)物質(zhì)，如果溫度太高或者太低，電池就無法工作，智慧道釘?shù)碾姵毓ぷ鳒囟葏^(qū)間一定要符合實(shí)際使用環(huán)境的要求。國家交通運(yùn)輸部的要求是—10℃至50℃，實(shí)際環(huán)境往往會超出這個范圍，這就對電池提出了更高的要求。

電子線路板的設(shè)計(jì)一定要遵循簡單有效的設(shè)計(jì)原則，不要人為地復(fù)雜化，因?yàn)槎嘁粋€線路就多了一個出現(xiàn)故障的可能。電子元器件也要嚴(yán)格挑選，因?yàn)槿魏我粋€電子元器件出現(xiàn)問題都可能使得整個系統(tǒng)失效。

焊接必須堅(jiān)固，因?yàn)橹腔鄣泪斕焯斐惺苤囕v的碾壓和沖擊，焊點(diǎn)稍有松動都會導(dǎo)致線路松動和脫落。所以在選擇焊槍和焊錫的時(shí)候一定要挑選高質(zhì)量的工藝，確保焊點(diǎn)牢固可靠，能長時(shí)間在相對“惡劣”環(huán)境下工作。

太陽能電池板直接吸收太陽能，并把光能轉(zhuǎn)化成電能，可以說是智慧道釘整個工作體系中的第一個重要環(huán)節(jié)；它工作效率的高低直接決定著智慧道釘工作效率的高低。近幾年來普遍應(yīng)用的是單晶硅太陽能電池板，因?yàn)閱尉Ч杼柲茈姵匕宓墓怆娹D(zhuǎn)化率約為14%較高，能最大程度把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，以確保智慧道釘工作時(shí)的能源供應(yīng)。另外，太陽能電池板必須是高硬度，耐磨型電路板。太陽能電池板每天都要經(jīng)受車輪的碾壓磨損，如果強(qiáng)度不夠，很容易磨花，進(jìn)而影響太陽能電池板的轉(zhuǎn)化效率。

⑤電池匹配性能

在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下放置8個小時(shí)，電池的額定容量應(yīng)滿足道釘正常發(fā)光72小時(shí)的需要；即使太陽光照度小于1000LX時(shí)，電池充電8個小時(shí)后，其額定容量應(yīng)滿足道釘正常發(fā)光12小時(shí)的需要。如果電池匹配性能不好，在陰雨天氣就會出現(xiàn)電池儲存電能不足而導(dǎo)致智慧道釘無法發(fā)光。這樣智慧道釘就沒有實(shí)用價(jià)值，根本不能使用。特別是電容式智慧道釘?shù)木窒扌愿侨绱耍跇?biāo)準(zhǔn)測試條件下放置8個小時(shí)，電容的額定容量一般只能滿足道釘正常發(fā)光12--14個小時(shí)的需要，所以電容式智慧道釘對實(shí)際使用環(huán)境的要求非常苛刻，不僅陽光要足夠強(qiáng)，而且不能有連續(xù)陰雨天氣難以正常工作。

⑥環(huán)境適應(yīng)性能

智慧道釘?shù)氖褂铆h(huán)境是復(fù)雜多變的，溫度、濕度可能是大相徑庭。我國北方冬天溫度很低，南方夏天溫度又很高，西北地區(qū)晝夜溫差又特別大、干燥，東南濕潤，這些都會影響智慧道釘工作是否正常，所以智慧道釘?shù)脑O(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮到環(huán)境適應(yīng)性能。

近幾年來交通運(yùn)輸部對溫度的要求是—20℃至85℃范圍，同時(shí)還要在20℃至60℃之間做三個循環(huán)試驗(yàn)，看其是否能夠適應(yīng)環(huán)境的要求。交通運(yùn)輸部對智慧道釘濕熱性能的要求是在45℃、相對濕度98%的條件下試驗(yàn)48個小時(shí)后依然能正常工作。

智慧道釘?shù)沫h(huán)境適應(yīng)性能是對其機(jī)械性能和電氣性能的綜合檢驗(yàn)，涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、電子器件性能等多個方面，甚至包括其生產(chǎn)工藝，才能保障智慧道釘有較好的環(huán)境適應(yīng)性能。

智慧道釘有很多種應(yīng)用模式，主要包括以下幾種應(yīng)用：

①標(biāo)識車道分界，標(biāo)識道路邊緣，標(biāo)識道路分合流，標(biāo)識道路彎道，標(biāo)識危險(xiǎn)路段，標(biāo)識路寬變化，標(biāo)識路面障礙物位置，設(shè)置道路減速帶，標(biāo)識道路特殊區(qū)域等常規(guī)警示。

②智慧道釘還可以面向未來交通，為自動駕駛提供道路基礎(chǔ)信息，為自動駕駛車輛提供亞車道級的定位。

③智慧道釘除了具有普通道釘警示和光線的提示功能之外，利用了太陽能自供電的方式。除了光敏監(jiān)測、溫度監(jiān)測、車流檢測、振動檢測外，正在進(jìn)行研發(fā)的包括就是對水浸檢測，是否結(jié)冰的檢測。

④利用局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)通信功能，實(shí)現(xiàn)道釘之間信息的交互，道釘與平臺的信息交互，以及道釘與車輛的信息交互。另外還可以搭建道釘管理平臺和車輛混合的交互網(wǎng)絡(luò)。一個普通道釘，把感知單元，控制單元，自主供電的單元集成到進(jìn)去，遍布到道路網(wǎng)絡(luò)中，可以進(jìn)行車輛引導(dǎo)，安全距離的警示，信號燈的流量協(xié)調(diào)以及事故的警示，還有停車和定位的誘導(dǎo)。

⑤智慧道釘由兩大部分組成，第一是前端的感知單元，利用內(nèi)置的傳感器和處理器，能夠進(jìn)行感知車流量、車速、助停、積水、結(jié)冰；第二是通訊技術(shù)，集成了藍(lán)牙技術(shù)，可以無縫地進(jìn)行銜接。其自身就具有相應(yīng)的違法停車，交通事故的檢測，車輛排隊(duì)長度的檢測，可以把數(shù)據(jù)信息收集整合。平臺側(cè)利用道釘以及其他的輔助設(shè)施，如反光標(biāo)，或者利用視頻和微波，就可以形成一個事件研判的功能；如是否擁堵了，是否有積水出現(xiàn)，路面是否結(jié)冰，進(jìn)行一些融冰的處理以及交通的誘導(dǎo)。為未來的智能車路協(xié)同管控，提供數(shù)據(jù)輸入接口。

⑥智慧道釘可以適應(yīng)多種交通安全場景，高速公路、普通國省道以及城市道路。由于智慧道釘?shù)娜采w性，它具有了全域、無盲區(qū)的一個覆蓋，利用多種感知檢測的功能，實(shí)現(xiàn)多維度的感知。

⑦對于智慧道釘，除了簡單的警示作用之外，還可輔助實(shí)現(xiàn)行車距離的提醒、控制，在高速公路上經(jīng)常會有連環(huán)相撞的追尾事故，就是因?yàn)樾熊嚲嚯x沒有控制好。不少交通事件，由于不能及時(shí)地感覺到前面的情況，有車拋錨停下了，后面的車不知道，制動的時(shí)間不夠?qū)е露问鹿省Ｒ部梢岳玫泪數(shù)母兄芰蛷V域物聯(lián)網(wǎng)通信，對異常停車的后向車輛進(jìn)行相應(yīng)的警示。正在開展在對智慧道釘在智能隧道，團(tuán)霧警示的應(yīng)用研究。

⑧智慧道釘包括隧道有源道釘和智能無線道釘。隧道有源道釘是一種比智慧道釘更先進(jìn)的一種交通安全設(shè)施，它通過太陽能板或者交流電作為輸入源，經(jīng)過控制器集中控制道釘?shù)墓ぷ鳎瑫r(shí)閃爍或者長亮。效果比智慧道釘更加明顯，每個道釘之間有導(dǎo)線連接，一般每組控制器能控制直徑1000米左右。智能無線道釘通過控制器發(fā)送的無線信號，作為接收信號的道釘根據(jù)發(fā)射出來的信號工作，道釘之間無導(dǎo)線連接，施工方便。無線信號的發(fā)送和接收干擾是一個難點(diǎn)。智慧道釘技術(shù)也在不斷發(fā)展中，技術(shù)也越來越成熟，會有更多種類。

智慧道釘?shù)墓こ淌┕栴}值得關(guān)注，隨著智慧道釘在國內(nèi)高等級公路以及市政道路的廣泛應(yīng)用，智慧道釘?shù)馁|(zhì)量問題以及使用壽命得到了更多的關(guān)注。而在實(shí)際應(yīng)用過程中，經(jīng)常因?yàn)榘惭b問題而導(dǎo)致智慧道釘損壞和使用壽命減少的問題屢屢發(fā)生。智慧道釘施工安裝過程中的常見問題包括：

①安裝在標(biāo)線上

標(biāo)線也是一種樹脂材料，本身附在地面上，其本身與地面的連接力是有一定限度的。如果智慧道釘安裝在標(biāo)線上，那么智慧道釘所受的沖擊力則完全轉(zhuǎn)嫁給標(biāo)線，這樣智慧道釘很容易被沖擊掉，還會把標(biāo)線也粘掉。

②智慧道釘安裝位置不平整

這樣導(dǎo)致的直接后果就是道釘受力不均勻，道釘所承受的壓力幾乎全集中在凸起和下凹的部分，遇到大噸位的車輛，道釘很容易破裂。

③道釘安裝位置不清潔

智慧道釘?shù)睦喂坛潭扔匈囉诘泪敱旧怼⒛z水和地面的緊密結(jié)合。如果安裝位置不清潔，其間灰塵會吸附膠水的大部分粘接力，導(dǎo)致道釘粘接不牢，在遭受外力沖擊時(shí)，容易脫落。

④膠水用量不夠或者用量過多

膠水用量不夠，會降低智慧道釘粘接的牢固程度，減少其使用壽命；反之用量過多，多余的膠水會從道釘四周滲出來，容易擦到道釘?shù)姆垂馄希绊懫浞垂饬炼取?/span>

⑤膠水涂抹不均勻

安裝智慧道釘時(shí)，膠水不僅要用量適度，還要涂抹均勻，這樣才能保證道釘各部分受力均勻，避免出現(xiàn)因受力不均出現(xiàn)被碾碎的情況。

⑥環(huán)氧樹脂膠水調(diào)配時(shí)環(huán)境溫度不夠

環(huán)氧樹脂膠水是雙組分膠，膠水和固化劑要按照一定的比例配備，經(jīng)均勻攪拌后才能發(fā)揮起功效。由于環(huán)氧樹脂膠水在冬天低溫天氣凝結(jié)得較為厲害，不容易攪拌均勻，在使用時(shí)一定要先加熱，讓膠水軟化后再使用。

⑦拿捏智慧道釘方法不科學(xué)

智慧道釘一定要拿捏沒有反光片的兩邊，以免膠水粘上反光片，影響反光片反光亮度。

⑧智慧道釘安裝孔位淺、孔位細(xì)

這主要是針對鑄鋁帶腳道釘，其部分深入地面而有更好的抗沖擊性能、抗壓性能，使用壽命也更長。在安裝過程中，如果孔位過淺或者過細(xì)，智慧道釘?shù)牡酌婢筒荒芎偷孛娉浞纸佑|，影響粘接的牢固性。

⑨安裝后膠水固化的時(shí)間不夠

智慧道釘安裝以后，膠水需要一段時(shí)間固化，才能把道釘和地面緊緊相連，這段時(shí)間推薦為4個小時(shí)。實(shí)際過程中，安裝后不到兩個小時(shí)就把安裝隔離設(shè)施撤掉，如果受到車輛沖擊和碾壓，道釘輕者會變形，重者會脫落。

通過上述施工安裝問題，需要強(qiáng)調(diào)重要的智慧道釘安裝方法，它們是：

①擺放安裝安全隔離設(shè)施，在整個動態(tài)施工的過程中，不論是新建道路，還是已通車道路，所有人都應(yīng)該在安全設(shè)施內(nèi)，如在通車道路里施工，安全人員同安裝人員比例應(yīng)為1：1；未通車路段施工，安全人員同安裝人員比例應(yīng)為1：3。

②確定安裝位置平整，對有伸縮、夾縫和不平整的路面，事先要將路面整理鋪平。

③用刷子把安裝位置清掃干凈，確保安裝位置干燥。

④取適量膠水均勻涂抹在智慧道釘上。

⑤將道釘緊緊按在安裝位置上，確保方向正確，如果膠水多了，一定要清理干凈。

⑥對于鑄鋁帶腳道釘，要確保孔位深度大于釘腳深度1cm，孔位直徑大于釘腳直徑2mm。

⑦智慧道釘安裝完畢后兩個小時(shí)要做一次巡視，確保所有道釘沒有裝反、裝歪或壓歪。

⑧待智慧道釘固化4個小時(shí)后，撤掉安裝隔離設(shè)施。

綜上所述，通過榕亨智慧道釘在概念定義、規(guī)格結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)、工作原理、性能指標(biāo)、應(yīng)用模式、施工問題、安裝方法等方面深入介紹，我們有理由相信：在未來的城市交通新基建數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)中，榕亨智慧道釘一定會發(fā)揮其應(yīng)有的作用，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

本文作者：深圳榕亨實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司總經(jīng)理陳乙周教授