一种具有避雷电袭击功能的道路交通护栏的制作方法

本专利涉及道路交通护栏技术领域，具体涉及一种具有避雷电袭击功能的道路交通护栏。

背景技术：

这是一项针对我国雷电击灾害频频发生在特定地区、特定时段、特定环境条件下，研发的一项专利新产品。据气象部门多年统计资料显示，我国频频发生的雷电击灾害具有以下特点：

一是雷电灾害发生的区域分布：雷电活动多发地集中在华南、西南南部以及青藏高原中东部地区，其中雷电击灾害最严重的地区是广东的东莞、深圳、惠州一带，特别是东莞，雷电灾害所带来的经济亏损在夏季5-8月之间，gdp比例亏损度接近6%，造成上千万的经济亏损，雷电伤人事件，每年都会发生，达到世界雷电击事件最频繁、最多的地区，成为我国、乃至世界的雷电受灾重区之一；雷电是大气中强烈的越长距离放电过程，通常伴随着强对流天气过程而发生，是一种常见的自然现象。雷电因其强大的电流、炙热的高温、强烈的电磁辐射以及猛烈的冲击波等物理效应能够瞬间产生巨大的破坏作用，造成雷电击灾害；雷电击常常导致人员伤亡，我国每年都有数百人遭雷电击死亡，使很多家庭支离破碎，给这些受害者及家庭带来不可挽回的伤害和损失；

二是雷电击灾害发生时段分布：每年6、7、8月是雷电灾害的高发期，每天13-21时是雷电灾害发生的集中时段，其中以15-17时最为突出；据相关部门统计，在这个时段雷电造成的伤亡人数占全年伤亡人数的65%左右，其中7月最高，因雷电灾害受伤亡和死亡人数分别占全年总数的26%～29%；

三是雷电灾害发生的环境条件分布：据相关统计，农田、在建的建筑物、开阔地、水域等环境发生雷电击灾害的比例最高，达到78%以上，这是因为在农田、开阔地、水域等地，人们往往单独劳作或行动，而且地势平坦，相对而言，人体位置较高，因而更容易被雷电击中，雷电流可能会从头部进入人体，再从两脚流入大地，由于直接雷击时电流很大，很容易使被雷击者受到伤害；在建物一般没有防雷设备，钢筋、钢管等电导体很多，因而也易于受到雷电袭击；

四是雷电灾害发生具有随机性、不确定性，特别是无任何防雷设备的开阔地行人或农田劳作的农民，只能提醒注意：要将手表、眼镜等金属物品摘掉，千万不要在离电源、大树和电杆较近的地方避雨；尽量降低身体的高度，以减少直接雷击的危险，双脚要尽量靠近，与地面接触越小愈好，以减少“跨步电压”；不宜进入和靠近无防雷设施的建筑物、车库、车棚、临时棚屋、岗亭等低矮建筑；不要或减少使用电话和手提电话。不宜停留在铁栅栏、金属晒衣绳、架空金属体以及铁轨附近；切勿接触天线、水管、铁丝网、金属门窗、建筑物外墙等带电设备或其他类似金属装置；到目前为止，现有避雷针，又称防雷针，是用于建筑物、高大树木避免雷击的装置，尚未见到在保护农田和开阔地行人的避雷针装置的报导；从人性化角度看，在雷电击灾害严重区段地区，在农村或开阔地段，特别是行人较多的道路两旁设置具有避雷电袭击功能的交通护栏，是很有必要的。

技术实现要素：

本专利所要解决的技术问题是：开发一种具有避雷电袭击功能的道路交通护栏，能够有效、经济、实用的解决开阔地段中城乡、乡镇道路两旁行走的人、自行车、电动单车、其他小型机动车等遇雷电袭击灾害时的安全问题，现有道路交通护栏没有考虑防雷电袭击功能，甚至还危及人的生命，因为现有护栏大多内含导电的金属构件，而且比人的高度低，起不到保护人的作用；而现有避雷针大多是针对建筑物顶、电线杆的防雷问题，有效保护的高度与面积比较大，结构复杂，不适合开阔地低矮道路交通护栏附近避雷的行人使用。

为解决上述技术问题，采取的技术方案是：一种具有避雷电袭击功能的道路交通护栏，由避雷针、道路交通护栏（简称护栏）与路面及其内设的接闪杆、接地引入管、接地体、空心支柱、横杆、竖杆、底座、沥青层组合构成为具有避雷电袭击灾害功能的道路交通护栏；从内外部的结构看，先将避雷针穿过护栏的空心立柱，埋设到路面沥青层中，再将道路交通护栏的组件整体经底座放置在路面上，成为沿道路交通护栏两侧行人避雷电袭击灾害的安全地段，实现在特定区域地段的避雷功能化；

其中所述避雷针用常规不同规格的镀锌钢管或不锈钢管制作，由接闪杆、接地引下管与接地体串联为一体；其中接闪杆用直径为10mm和20mm两根长度各1m的镀锌钢管焊接为上细下粗的针体状接闪杆，作为引天空雷电上身的载体，其上端悬空指向天，下端插装到接地引入管中，通过插装接口，调整接闪杆裸露在空中的高度，裸露高度设计为1.75m、1.5m、0m（即接闪杆完全插入接地引入管中）3个挡次，用于测算以避雷针为基点的保护行人的有效面积，无雷电袭击季节，将接闪杆整根插装到接地引入管中保护，延长其使用寿命；其中接地引入管用直径50mm、壁厚5mm、长2m、上端插装接闪杆、下端套装接地体的镀锌钢管，放置在护栏的空心支柱中，既是瞬间巨大电流经接闪杆泄入地下的中间载体，又是固定空心支柱抗击雷电风暴的支撑体；其中接地体为上连接地引入管、下埋设在路面沥青层下的雷电泄流的钢构件，埋入深度80mm左右，保护附近路面行人免受跨步电压的危害；

其中所述道路交通护栏，选用与避雷针相匹配的epp材料制作，实现护栏与避雷针的优势互补，一是整体强度提高、与路面牢固连接的避雷针，套装在护栏空心支柱内，作为支撑体，不仅提高空心支柱的抗冲击的性能，而且也提高护栏组件整体的抗击雷电风暴的性能，二是epp绝缘性能好，在2m空心支柱的高度下，免受雷电流对附近行人的伤害，三是抗风暴冲击变形后，具有恢复护栏原状的“记忆”功能，四是比重轻、原料来源丰富、性价比优、装卸维护便捷，是具有避雷电袭击功能的道路交通护栏材料的不二选择，目前尚未见有关用epp制作交通护栏的专利报导；一组护栏由两根空心立柱、两根横杆、多根竖杆与两个底座组成，其中插装接地引入管的空心支柱作为保护行人的有效高度，设计长度2000mm、外径130mm、内径60mm、比重≥0.1g/cm³，重量≥2kg，一组护栏的总重≦10kg，1人即可方便完成拆装作业：

其中所述路面铺设沥青层，沿避雷针的有效保护面积范围内铺设厚度80mm左右的沥青层，即保护路面行人免受跨步电压的危害，又与避雷针的接地体粘贴为一体，竖直固定避雷针。其中所述避雷针与护栏的连接结构与方式，以两根避雷针插装在对应两根立柱为一组的护栏为例，无雷电袭击的冬季与春季，接闪杆完全插装入接地引入管内，屏蔽避雷功能，只起一般道路交通护栏的功能作用，雷电袭击到来的4、5、6、7、8月，再将避雷针接闪杆从接地引入管插装到空心立柱外，又成为具有避雷电袭击功能的道路交通护栏，并以接闪杆裸露空中的长度确定避雷针的有效保护面积与高度；参照gb50057-2010《建筑物防雷设计规范》与两支等高避雷针保护范围的计算方法，绘制出图4所示的一组护栏两侧面避雷针有效保护面积与高度测算示意图，并以此为据，测算出本专利在有效保护行人高度下，有效的保护行人面积范围，如表1所示：

表1、一组护栏两侧支柱中两根避雷针之间保护行人避雷电袭击的有效面积与高度测算表

由表1可知，经粗略测算，避雷针离地高度3.5m时，护栏附近保护行人避雷电击的有效高度为2m，保护行人的面积约13.6m²，适合行人较少的区域地段使用；避雷针离地高度3.75m时，护栏附近保护行人避雷电击的有效高度为2m，保护行人的面积约17.1m²，适合行人较多的区域地段使用。

附图说明

图1(a)为避雷针伸长在空心支柱外时的护栏外观结构示意图，

图1(b)为避雷针屏蔽在空心支柱内时的护栏外观结构示意图，

图2(a)为避雷针伸长在空心支柱外时的一组护栏内部结构示意图，

图2(b)为避雷针屏蔽在空心支柱内时的一组护栏内部结构示意图，

图3为避雷针与护栏空心支柱的连接结构示意图，

图4为一组护栏两侧避雷针有效保护面积与高度的测算示意图；

图1(a)至图4中，1是避雷针、2是道路交通护栏（简称护栏）、3是路面、1-1是接闪杆、1-2是接地引入管、1-3是接地体、2-1是空心支柱、2-2是横杆、2-3是竖杆、2-4是底座、3-1是沥青层、h是避雷针离地高度、ha是接地引入管插装在空心支柱内的高度、hx是接闪杆裸露在空心支柱外的高度、d是两个避雷针尖的距离、α是开阔地避雷针保护角、sa是避雷针有效保护行人的面积。

具体实施方案

结合附图说明，具体实施的技术方案是：一种具有避雷电袭击功能的道路交通护栏，由避雷针1、道路交通护栏2、路面3、及其内设的接闪杆1-1、接地引入管1-2、接地体1-3、空心支柱2-1、横杆2-2、竖杆2-3、底座2-4、沥青层3-1组合构成为具有避雷电袭击灾害功能的道路交通护栏；从内外部的结构看，先将避雷针1穿过护栏2的空心立柱2-1，埋设到路面3的沥青层3-1中，再将道路交通护栏的组件整体经底座2-4放置在路面3上，成为沿道路交通护栏两侧行人避雷电袭击灾害的安全地段，实现在特定区域地段的避雷功能化；

其中所述避雷针1用不同规格的镀锌钢管或不锈钢管制作，由接闪杆1-1、接地引下管1-2与接地体1-3串联为一体；其中接闪杆1-1用直径为10mm和20mm两根长度各1m的镀锌钢管焊接为上细下粗的针体状的接闪杆1-1，作为引天空雷电上身的载体，其上端悬空指向天，下端插装到接地引入管1-2中，通过插装接口，调整接闪杆1-1裸露在空中的高度，设计为1.75m、1.5m、0m三个挡次，用于测算以避雷针1为基点的保护行人的有效面积；无雷电袭击季节，将接闪杆1-1整根插装到接地引入管1-2中屏蔽保护，延长其使用寿命，雷电袭击季节，再将接闪杆1-1从接地引入管1-2抽出，移动插装到裸露空间的指定高度，在确定范围内，保护行人避雷电袭击；其中接地引入管1-2用直径50mm、壁厚5mm、长2m、上端插装接闪杆1-1、下端套装接地体1-3的镀锌钢管，放置在空心支柱2-1中，既是瞬间巨大电流经接闪杆1-1泄入地下的中间载体，又是固定空心支柱抗击雷电风暴的支撑体；其中接地体1-3为上连接地引入管1-2、下埋设在路面沥青层3-1下的雷电泄流的钢构件，埋入深度80mm左右，保护附近路面行人免受跨步电压的危害；

其中所述道路交通护栏，选用与避雷针1相匹配的epp材料制作，实现护栏2与避雷针1的优势互补，一是整体强度提高、与路面沥青层牢固粘接的避雷针，套装在护栏空心支柱内，作为支撑体，不仅提高空心支柱的抗冲击的性能，而且也提高护栏组件整体的抗击雷电风暴的性能，二是epp绝缘性能好，在2m空心支柱的高度下，免受雷电流对附近行人的伤害，三是抗风暴冲击变形后，具有恢复护栏原状的“记忆”功能，四是比重轻、原料来源丰富、性价比优、装卸维护便捷，是具有避雷电袭击功能的道路交通护栏材料的不二选择，目前尚未见有关用epp制作交通护栏的专利报导；一组护栏由两根空心立柱2-1、两根横杆2-2、多根竖杆2-3与两个底座2-4组成，其中插装接地引入管1-2的空心支柱2-1作为保护行人的有效高度，设计长度2000mm、外径130mm、内径60mm、比重≥0.1g/cm³，重量≥2kg，一组护栏的总重≦10kg，1人即可方便完成拆装作业：

其中所述路面1铺设的沥青层3-1，沿避雷针1的有效保护范围内铺设厚度80mm左右的沥青层，即保护路面行人免受跨步电压的危害，又与避雷针的接地体粘接为一体，竖直固定避雷针1；

其中所述避雷针1与护栏2的连接结构与方式，以两根避雷针插装在对应两根空心立柱为一组的护栏2为例，无雷电袭击的冬季与春季，接闪杆1-1完全插装入接地引入管1-2内，屏蔽避雷功能，只起一般道路交通护栏的功能作用，雷电袭击到来的4、5、6、7、8月，再将避雷针的接闪器1-1从接地引入管1-2插装到空心立柱2-1外，又成为具有避雷电击功能的道路交通护栏，并以接闪杆裸露空中的长度确定避雷针的有效保护面积；参照gb50057-2010《建筑物防雷设计规范》与两支等高避雷针保护范围的计算方法，绘制出图4所示的一组护栏两避雷针之间有效保护行人面积与高度测算示意图，并以此为据，测算出本专利在有效保护行人高度下，有效保护行人面积的范围，如表1所示：

表1、一组护栏两侧支柱中两根避雷针之间保护行人避雷电袭击的有效面积与高度测算表

由表1可知，经粗略测算，避雷针离地高度3.5m时，护栏附近保护行人避雷电袭击的有效高度为2m，保护行人的面积约13.6m²，适合行人较少的区域地段使用；避雷针离地高度3.75m时，护栏附近保护行人避雷电袭击的有效高度为2m，保护行人的面积约17.1m²，适合行人较多的区域地段使用。