确保长坡、陡坡、险坡中车辆安全行驶的装置及使用方法与流程

本发明属于车辆安全行驶技术领域，涉及一种确保长坡、陡坡、险坡中车辆安全行驶的装置及使用方法，尤其涉及一种确保重载车辆在长坡、陡坡、险坡中安全行驶的装置及使用方法。

背景技术：

汽车(尤其是重载汽车，例如货车和大型客车)在坡道上行驶，更难驾驭，安全性大大降低，容易产生交通意外。具体地讲：

下坡过程中保持车速非常重要，若车速过快非常容易失控，虽然有经验的驾驶员会利用发动机制动的方式进行减速，但是汽车在下坡过程中的减速主要还是依靠刹车，经常使用刹车，刹车机构会产生热衰减，严重时会造成刹车失灵，从而酿成大祸。很多司机都在大车上加装淋水装置来为刹车机构降温，来缓解刹车热衰减，但是当气温较低时，淋水落在道路上，容易结冰，这严重危害了其他车辆的安全，因此这种方式在冬天或高海拔地区并不适用，甚至有关部门明文规定严禁使用淋水装置。

上坡过程中，本身对汽车来说就是高负载工况，特别是在对于重载汽车而言，爬坡会变得更加困难，这不仅大大增大了油耗，而且如果遇到坡道起步(例如堵车情况下走走停停的情况)，则很容易造成溜车，酿成事故。

目前为了解决汽车上下坡难题，一般从汽车本身和坡道两方面入手，就汽车本身而言，一般是增加刹车机构的散热性能以提高可靠性，或者通过优化控制方法(例如中国专利cn207657709公开了一种公路长下坡路段大货车档位提醒装置，通过提醒驾驶员在连续长下坡路段按合适档位行驶，合理使用制动器，保障驾驶员在长下坡路段的行车安全)来适应坡道情况，但这样都是治标不治本。就坡道而言，目前行业内通用的手段是采用“之”字形道路(特别是高落差的情况下)，以减小坡度，降低汽车上下坡难度，但是这样设计的坡道，一来增加了爬坡的长度，而长下坡和长上坡对驾驶者来说依然存在安全性问题，能耗方面也不甚乐观；二来较多的转弯也会对安全性非常不利。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种确保长坡、陡坡、险坡中车辆安全行驶的装置及使用方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种确保长坡、陡坡、险坡中车辆安全行驶的装置，包括：

缆绳，沿坡道走向绕在坡道两端，具有与上坡道路对应的上坡段缆绳以及与下坡道路对应的下坡段缆绳，

电动发电一体机，用于驱动缆绳绕坡道运动，

多个连接器，每个连接器用于将一个车辆和缆绳连接，使车辆随缆绳的运动而上坡或下坡，起到对车辆下坡时的减速行驶作用和对车辆上坡时的辅助牵引作用。

作为本发明优选的技术方案，所述的上坡段缆绳和下坡段缆绳分别架设于上坡道路和下坡道路的上方，或所述的上坡段缆绳和下坡段缆绳设置在上坡道路和下坡道路之间，或所述的上坡段缆绳和下坡段缆绳分别设置在位于上坡道路和下坡道路上的凹槽内。

作为本发明进一步优选的技术方案，所述的上坡段缆绳和下坡段缆绳分别设置在位于上坡道路和下坡道路上的凹槽内。更进一步优选凹槽位于上坡道路和下坡道路的车道中央，这样设计，不仅有利于车辆的平稳性，而且基本不会对原有坡道等做过多改变，基本上能够适应所有坡道。

作为本发明优选的技术方案，所述的缆绳的两端分别套设在位于坡道两端的驱动轮和从动轮上，电动发电一体机与驱动轮传动连接。

当坡道较长时，可以采用接力的方式，将多个本发明的装置串联使用。并在串联连接处设置平路段，以方便操作。也可以在一个缆绳上设置多个电动发电一体机，通过启动不同数量的电动发电一体机，以适应不同的工况要求，同时减少能源浪费。

作为本发明优选的技术方案，所述的驱动轮和从动轮之间设有多个用于引导缆绳走向的引导轮。引导轮根据需要设置。

作为本发明优选的技术方案，所述的连接器包括连接件以及分别设置于连接件两端的抱合钳和挂钩，所述的抱合钳用于连接器与缆绳的抱合及分离，所述的挂钩通过与车辆的拖车钩连接实现连接器与车辆的连接。

所述的抱合钳可以采用现有技术的抱索器(抱索器的规格可以根据使用情况合理选择)，也可以采用其他形式的抱索器，只要能实现连接器与缆绳的可靠抱合与分离即可。抱合与分离的驱动方式可以是人工机械式或电动驱动式，优先采用电动驱动式，以方便使用。

当连接器处于闲置状态时，抱合钳松开，连接器可以停留到坡道的顶端或底端，当有车辆需要使用时，先将挂钩挂在汽车的拖车钩上，车辆行驶到设定的速度，然后控制抱合钳自动抱合，从而使缆绳可以带动车辆运动，车辆行驶到坡顶或坡底时，抱合钳自动松开。

作为本发明优选的技术方案，所述的连接件为刚性杆或软绳。进一步优选软绳，软绳使用更加方便，软绳的使用与缆绳一样的材质。

作为本发明优选的技术方案，该装置还包括与缆绳匹配设置的导轨，所述的导轨与连接器滑动连接，并用于承载由连接器牵引车辆产生的使缆绳偏离其原来路径的力。

作为本发明进一步优选的技术方案，所述的导轨为截面呈弧形的导轨，弧面朝向缆绳，弧面的中间处设有沿长度方向的镂空槽，连接件穿设在镂空槽上，且连接件上设有与导轨的弧面相匹配的光滑球，用于在弧面中滑动。

例如，当上坡段缆绳和下坡段缆绳分别设置在位于上坡道路和下坡道路上的凹槽(凹槽沿坡道走向设置于路面下)中时，可以将导轨设置在缆绳上方(且位于凹槽内)，当抱合钳抱合缆绳，连接器牵引汽车运动时，连接件绷紧，连接器的抱合钳端通过光滑球承载在导轨上并与导轨滑动连接，连接器产生的使缆绳向路面偏移的力变会被导轨承载，从而使缆绳不偏移原来的路径。

作为本发明优选的技术方案，该装置还包括与缆绳匹配的缆绳制动机构，缆绳制动机构固定设置，用于与电动发电一体机配合控制车辆速度。

缆绳制动机构可以采用例如摩擦的方式。缆绳制动机构还可以设置风冷或液冷的辅助散热措施，提升工作可靠性。由于缆绳制动机构是固定设置的，使得对其冷却要比对运行中的汽车的刹车盘冷却方便的多，也可以方便的使用更加有效的冷却手段，从而保证制动的可靠性。可以将缆绳制动机构和电动发电一体机都设置在坡道顶部(也可以设置于缆绳2经过的任何位置，根据地势等情况，以方便施工、方便管理为原则来决定)，并位于地下或地上的控制室内，便于统一检修和管理，也避免对车辆上下坡造成干涉。

缆绳制动机构可以在检测到缆绳逆向运转时将缆绳制动，避免事故；也可以与电动发电一体机配合，根据缆绳负载施加制动力，提升该装置运行的稳定性。

本发明还提供一种确保长坡、陡坡、险坡中车辆安全行驶的装置的使用方法，包括以下步骤：

(a)先将多个连接器分别与缆绳分离，并分为两组，停留于缆绳两端；

(b)上坡车辆或下坡车辆在缆绳端部通过连接器与缆绳连接，然后将连接器与缆绳抱合，使车辆随缆绳的运动而上坡或下坡，

当上坡段缆绳上的负载与下坡段缆绳上的负载均衡时，电动发电一体机不运转，

当上坡段缆绳上的负载大于下坡段缆绳上的负载时，电动发电一体机作为电动机运转，

当上坡段缆绳上的负载小于下坡段缆绳上的负载时，电动发电一体机作为发电机运转；

(c)当上坡车辆到达坡顶或下坡车辆到达坡底后，先将连接器与缆绳分离，然后将连接器与车辆脱离，车辆正常驶离。

作为本发明优选的技术方案，在车辆随缆绳的运动而上坡或下坡过程中，所述的缆绳制动机构与电动发电一体机配合控制车辆行驶速度。

作为本发明优选的技术方案，步骤(b)中，将连接器与缆绳抱合前先使车辆行驶到设定的速度。这是因为上坡的车辆如果从静止状态挂在缆绳上，速度从零直接被缆绳带入随缆绳运动的状态，无论是对车辆还是对本装置，都会产生很大的损伤。下坡的车辆更是会产生倒拖的情况。

特别是当上坡段缆绳上的负载小于下坡段缆绳上的负载时，可以与作为发电机运转的电动发电一体机配合，通过调整缆绳制动机构的制动力，使车辆运行速度更加平稳。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明创造性地利用缆绳的牵引来实现车辆下坡时的减速行驶作用和对车辆上坡时的辅助牵引作用，确保车辆在长坡、陡坡、险坡中安全行驶：不仅可以有效避免由于下坡时车辆制动机构的热衰减导致的安全事故，而且提高车辆上坡时的安全性和操作难度。甚至可以达到司机只需要控制方向盘，上坡下坡均交由本装置实现。

(2)本装置适应性广，无需对汽车做任何改变，只需要利用其车头拖车钩(上坡时)和车尾拖车钩(下坡时)即可。对于现有坡道，也很容易通过改造实现，成本低，易实现。对于新建坡道，利用本装置，可以在保证安全的前提下减少“之”字形路径的长度。

(3)本装置上坡和下坡的负载可以抵消一部分，降低了电动发电一体机的功耗，减少了对其功率的要求；甚至在下坡负载较大时，可以向外发电。同时也降低了上坡过程中的燃油消耗。

(4)采用本装置，能够更加有效的控制车距，能够有效减少车辆追尾事故。配合以各种安全措施，确保车辆在长坡、陡坡、险坡中安全行驶。

(5)可以作为一个赢利点，对使用该装置的过往车辆进行合理收费，达到创收的目的。

总之，本发明的装置避免了车辆在长坡、陡坡、险坡中交通事故多发、高发的现状，极大地减少了此路况下刹车系统和发动机系统的损耗，以及对轮胎和路面的磨损；对新建坡道，可以大幅度提高坡度，减少路面“之”字形设计和施工工程量，节省车辆行驶的路程和能耗。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为实施例1中连接器与车辆及缆绳的连接示意图。

图中，1为坡道，11为上坡道路，12为下坡道路，2为缆绳，21为上坡段缆绳，22为下坡段缆绳，3为电动发电一体机，4为连接器，41为连接件，42为抱合钳，43为挂钩，44为光滑球，5为车辆，51为拖车钩，6为驱动轮，7为导轨，8为从动轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种确保长坡、陡坡、险坡中车辆安全行驶的装置，如图1所示，包括缆绳2、电动发电一体机3及多个连接器4其中：缆绳2沿坡道1走向绕在坡道1两端，具有与上坡道路11对应的上坡段缆绳21以及与下坡道路12对应的下坡段缆绳22；电动发电一体机3用于驱动缆绳2绕坡道1运动；多个连接器4每个连接器4用于将一个车辆5和缆绳2连接，使车辆5随缆绳2的运动而上坡或下坡，起到对车辆5下坡时的减速行驶作用和对车辆5上坡时的辅助牵引作用。

更具体地，上坡段缆绳21和下坡段缆绳22分别架设于上坡道路11和下坡道路12的上方，或所述的上坡段缆绳21和下坡段缆绳22设置在上坡道路11和下坡道路12之间，或所述的上坡段缆绳21和下坡段缆绳22分别设置在位于上坡道路11和下坡道路12上的凹槽内。本实施例中在上坡道路11和下坡道路12的车道的中间的路面下设置沿坡道走向的凹槽，并将相应的缆绳2设置于凹槽内。这样设计，不仅有利于车辆的平稳性，而且基本不会对原有坡道等做过多改变，基本上能够适应所有坡道。缆绳2的两端分别套设在位于坡道1两端的驱动轮6(设置在坡顶)和从动轮8(设置在坡底)上，或者根据实际情况将驱动轮6设置在缆绳2经过的任何位置，电动发电一体机3与驱动轮6传动连接。当坡道较长时，可以采用接力的方式，将多个本实施例的装置串联使用。并在串联连接处设置平路段，以方便操作。也可以在一个缆绳上设置多个电动发电一体机，通过启动不同数量的电动发电一体机，以适应不同的工况要求，同时减少能源浪费。坡顶和坡底也可以设置成平路段，以方便操作。驱动轮6和从动轮8之间设有多个用于引导缆绳2走向的引导轮(图中未示出)。以适应不同的坡道1的走向。

本实施例中，连接器4包括连接件41以及分别设置于连接件41两端的抱合钳42和挂钩43，所述的抱合钳42用于连接器4与缆绳2的抱合及分离，所述的挂钩43通过与车辆5的拖车钩51连接实现连接器4与车辆5的连接。抱合钳可以采用现有技术的抱索器(抱索器的规格可以根据使用情况合理选择)，也可以采用其他形式的抱合钳，只要能实现连接器与缆绳的可靠抱合与分离即可。抱合与分离的驱动方式可以是人工机械式或电动驱动式，优先采用电动驱动式，以方便使用。当连接器处于闲置状态时，抱合钳松开，连接器可以停留到坡道的顶端或底端，当有车辆需要使用时，先将挂钩挂在汽车的拖车钩上，车辆行驶到设定的速度，然后控制抱合钳自动抱合，从而使缆绳可以带动车辆运动，当车辆行驶到坡顶或者坡底的平缓路段，抱合钳自动松开。连接件41为刚性杆或软绳。进一步优选软绳，软绳使用更加方便，软绳的使用与缆绳一样的材质，零部件管理更加方便。

本实施例中，如图2所示，该装置还包括与缆绳2匹配设置的导轨7，所述的导轨7与连接器4滑动连接，并用于承载由连接器4牵引车辆5产生的使缆绳2偏离其原来路径的力。导轨7为截面呈弧形的导轨，弧面朝向缆绳2，弧面的中间处设有沿长度方向的镂空槽(导轨7被镂空槽一分为二)，连接件41穿设在镂空槽上，且连接件41上设有与导轨7的弧面相匹配的光滑球44，用于在弧面中滑动。例如，在本实施例中，可以将导轨设置在缆绳上方(且位于凹槽内)，当抱合钳抱合缆绳，连接器牵引汽车运动时，连接件绷紧，连接器的抱合钳端通过光滑球承载在导轨上并与导轨滑动连接，连接器产生的使缆绳向路面偏移的力变会被导轨承载，从而使缆绳不偏移原来的路径。

本实施例中，该装置还包括与缆绳2匹配的缆绳制动机构(图中未示出)，缆绳制动机构固定设置，用于与电动发电一体机3配合控制车辆速度。缆绳制动机构可以采用例如摩擦的方式。缆绳制动机构还可以设置风冷或液冷的辅助散热措施，提升工作可靠性。由于缆绳制动机构是固定设置的，使得对其冷却要比对运行中的汽车的刹车盘冷却方便的多，也可以方便的使用更加有效的冷却手段，从而保证制动的可靠性。可以将缆绳制动机构和电动发电一体机都设置在坡道顶部(也可以设置于缆绳2经过的任何位置，根据地势等情况，以方便施工、方便管理为原则来决定)，并位于地下或地上的控制室内，便于统一检修和管理，也避免对车辆上下坡造成干涉。缆绳制动机构可以在检测到缆绳逆向运转时将缆绳制动，避免事故；也可以与电动发电一体机配合，根据缆绳负载施加制动力，提升该装置运行的稳定性。

本实施例中的确保长坡、陡坡、险坡中车辆安全行驶的装置的使用方法，包括以下步骤：

(a)先将多个连接器4分别与缆绳2分离，并分为两组，停留于缆绳2两端；

(b)上坡车辆或下坡车辆在缆绳2端部通过连接器4与缆绳2连接，然后将连接器4与缆绳2抱合，使车辆5随缆绳2的运动而上坡或下坡，

当上坡段缆绳21上的负载与下坡段缆绳22上的负载均衡时，电动发电一体机3不运转，

当上坡段缆绳21上的负载大于下坡段缆绳22上的负载时，电动发电一体机3作为电动机运转，

当上坡段缆绳21上的负载小于下坡段缆绳22上的负载时，电动发电一体机3作为发电机运转；

(c)当上坡车辆到达坡顶或下坡车辆到达坡底后，先将连接器4与缆绳2分离，然后将连接器4与车辆5脱离，车辆5正常驶离。

优选在车辆5随缆绳2的运动而上坡或下坡过程中，所述的缆绳制动机构与电动发电一体机3配合控制车辆行驶速度。特别是当上坡段缆绳上的负载小于下坡段缆绳上的负载时，可以与作为发电机运转的电动发电一体机配合，通过调整缆绳制动机构的制动力，使车辆运行速度更加平稳。

更进一步优选，步骤(b)中，将连接器与缆绳抱合前先使车辆行驶到设定的速度。以避免上坡的车辆从静止状态挂在缆绳上，速度从零直接被缆绳带入随缆绳运动的状态，对车辆及本装置产生的损伤(下坡的车辆更是会产生倒拖的情况)。上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。