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摘 要：减速带是行车道中的一个障碍凸起物，是一种用于降低交通流速度或减少过境交通的道路设施。常见的减速带虽有减速与警示的功能，但是也存在冲击力大、坡度设计不合理、噪音大的缺点。本项目设计一款新型的减速器。分别从坡度、尺寸等关键参数进行全新设计。该减速带既能降低汽车车速，又能降低车辆通过时的震动，减少颠簸感，保护车辆的悬挂系统;同时结构简单、产生噪声小，适合大规模生产和使用，成本低。
关键词：新型减速带 降低振动 噪音小 结构简单 大规模生产
Speed Bump for Improving Safety Performance and Preventing Vehicle from Slipping
Liu Jie，Qiu Haitong，Deng Jiankun，Zhou Haoxin，Zhu Chujie
Abstract：The speed bump is an obstacle bump in the traffic lane， which is a road facility used to reduce the speed of traffic flow or reduce the transit traffic. Although the common speed bumps have the functions of deceleration and warning， they also have the shortcomings of large impact， unreasonable slope design， and high noise. This project designs a new type of reducer， which respectively carries out a new design from the key parameters such as slope and size. The deceleration belt can not only reduce the speed of the car， but also reduce the vibration when the vehicle passes， reduce the bumpiness， and protect the suspension system of the vehicle; at the same time， it has the advantages of a simple structure， low noise， suitable for mass production and use， and low cost.
Key words：new speed bump， reduce vibration， low noise， simple structure， mass production
1 引言
減速带是行车道中的一个障碍凸起物，是一种用于降低交通流速度或减少过境交通的道路设施。减速带基本原理是在公路特殊路段的行车道上设置某种突起设施，对车辆驾驶员起到警示作用，车辆驾驶员根据常识预计到车辆通过减速带时会带来车辆剧烈振动，从而促使车辆驾驶员自觉、主动地降低车速，达到强制减速、提高特殊路段行车安全性的目的[1]。同时减速带也可起到安全警示作用，防止交通事故的发生。目前国内常用的减速带有道钉减速带、驼峰式减速带、水泥台减速带、热塑振动减速带、路面凹槽减速带、沥青混合料减速带、防滑减速带、卵石减速带等[2]。主要用于强制减速、安全警示和对行人的警示。
现有的减速带设置具有减速和警示的基本功能，但同时引起了一些问题，主要表现在冲击力大、坡度不合理等方面：
（1）冲击力大：车辆通过减速带时是刚性冲击式的，这是车辆通过减速带的振动源。即使已经减速的车辆通过减速带也会有颠簸的不舒适感觉，严重影响了行车的舒适性。
（2）坡度设计不合理：现各地安装的减速带一般是截面呈圆形、三角形或梯形的突起，此类减速带使车辆有冲击感而促使驾驶员减速。根据实验研究发现，车辆经过减速带时受到的冲击与减速带的坡度、尺寸有关，截面呈半圆形的减速带的冲击感比截面呈梯形的减速带的冲击感更加强烈[3]。现在我国城市道路上最常见的是梯形橡胶减速带，其宽度为35cm左右，高度在30～100mm之间，但是最常用，也是较合适的尺寸是45mm高，350mm下宽，这样的减速带由于坡度设计不合理，往往存在过长、过宽、过高等问题，车辆通过时振动增大频频受伤，严重时会刮坏发动机的机油底壳;同时设计不合理的减速带在车辆驶过时，产生的震动不仅会对机动车辆的悬挂系统造成很大负担，影响其寿命，更严重威胁到行车的安全[4]。
（3）噪音大：由于减速带尺寸设计的不合理，车辆通过减速带时，轮胎通过减速带时会发出“咚咚”的声音，并且随着车速的增加而声音增大。尤其是大货车通过时，发出的声响更加明显，形成了噪声污染，给附近的居民带来了很多的困扰，减速带成了城市道路上的“扰民带”[5]。
（4）缺乏统一性：国内外广泛使用的减速带，缺乏统一标准，不同路段不同地区设置随意性较大，相关研究还处于起步阶段。
因此，如何设计减速带，既能履行其“安全”职责，又能更加舒适，更加人性化，成了亟待解决的问题。
2 设计原理
从力学角度出发，分别从坡度、尺寸等关键参数进行全新设计，得到一种全新的减速带，并通过实验证明设计的合理性。该新型减速带长度为500mm，底面宽度为350mm，顶面宽度为50mm，高度为45mm，减速带模型见图1。
3 实验验证
为证明项目的合理性，在保持底面宽度和长度以及减速带高度不变的 情况下，通过改变顶面宽度，使减速带坡度、角度发生改变，用不同的顶面宽度做实验，找出适合的尺寸，得出结论。通过三个减速带模型（1号、2号、3号），尺寸分别是1号50×350×500×45mm、2号80×350×500×45mm、3号100×350×500 ×45mm（顶面宽度×底面宽度×长度×高度），测试车辆为雷诺牌科雷傲SUV，测试器材包括尼康D7000单反相机一台、三脚架一个、螺丝四颗、车内振动监测手机一台、车内数据拍摄手机一台、硬币若干以及瓶子若干。 测试方法包括以下步骤：S1：将摄像机摄像机架设在适合的拍摄位置。S2：水泥地上分别打入2组相距150mm的2颗螺丝，将减速带固定在地上。S3：安装振动监测手机。S4：启动车辆进行不同速度重复测试。S5：进行数据记录。S6：进行数据复查与校核。S7：收集数据。
测试车速分别为10km/h、15km/h和 20km/h，每组数据重复三次测试 以保证减小偏差，记录冲击数据我们使用了详细数据记录与直观数据记录。详细数据记录我们用的是振动检测软件进行记录，其中减速带尺寸50×350×500×45mm，车速为10km/h时测试结果如图5，直观数据记录我们使用了不同的小物品放在车内，观察不同速度的物品运动情况。
通过测试，得出该尺寸的三种减速带均符合减速带所需要求，经过对模型的预实验，得到对应的测试结果，其中1号减速带对车辆的冲击最小，车辆过减速带时有冲击，但是较平顺。2号减速带对车辆冲击稍大，车辆振动较大、3号减速带冲击感明显，车辆振动大。通过实地测试，结果与预测相吻合。车辆在过1号减速带时车内人员虽然感觉到冲击感但是较平稳，车内测试物品纹丝不动，测振数据显示振动波形振幅小，而且振动频率少，只有1-2次。车辆过2号减速带时车内人员感觉冲击感比1号减速带强，而且抖动感强，车内测试物品电池倒下，测振数据显示振动波形振幅较大，振动频率为 2-3 次。车辆过3号减速带时，车内人员明显感觉冲击感强烈，测振数据显示，振幅與振动频率大。根据以上测试数据显示，1号减速带的尺寸最为良好，表现与预期相符合。分析实验结果，最终得出当梯形减速带尺寸达到 50×350×500×45mm 时，既可以履行减速带的安全职责，又能更加舒适，更加人性化。
同时，通过模拟实验再次验证，所用材料为一个1：24金属仿真汽车模型（带前悬挂），数条绿色细绳、装有约200克的可乐瓶（总重约为210克）。为了保证车辆每次到达减速带时速度相同，应使车辆受一个均匀的力。所以用一定质量的吊物（可乐瓶）使其重力转化为车辆的拉力，使拉力不变。只要使车辆在同一起点出发，到达减速带时，速度是相等的。这次实验自变量为减速带的尺寸，所以同一位置减速带设置为三个不同的尺寸。
通过更换不同尺寸减速带，得到三张不同的状态记录纸。如图4由图可知车辆经过减速带跳动的范围分别为5mm，4.5mm，4.1mm。可得出当减速带横截面的上边长越大，车辆跳动高度越大。
4 结语
经过实验，该新型减速带优势明显，主要包括以下几个方面：
（1）冲击力小。本项目设计出新型梯形减速带既能起到传统减速带的降低汽车行驶中的车速的作用，又能降低车辆通过时的震动，减少颠簸感，提高通过时的舒适性，保护车辆的悬挂系统;同时结构简单，适合大规模生产和使用，成本低;（2）坡度设计合理。该新型减速带经过实验验证，不存在 尺寸过高、过长、过宽现象，车辆通过时振动小，振动波形振幅小，频率少，噪音小，可有效保护汽车，延长汽车使用寿命;（3）推进减速带产品标准化。本项目设计的减速带结构合理，且经过实验 验证，有一定的理论实践基础，为减速带大规模标准化生产提供参考。
课题基金：2020年广东省大学生科技创新培育专项资金立项项目（pdjh2020b1408）。
参考文献：
[1]李家顺，李淑庆，钱小兵.减速带在校园交通安全的应用研究[J].交通信息与安全， 2011，29（001）：64-67.
[2]王琳，郑巧丽，李佳悦，等.关于大学生对校园内减速带设置的态度及改善建议的调查——以浙江师范大学为例[J].青春岁月，2015（15）.
[3]韩凤春，宋克珠，陈艳艳，等.限速标志设置的合理吗？[J].汽车与安全，2007，No.112（04）：14-19.
作者简介
刘杰：（1990.03—），女，河南安阳人，汉族，硕士研究生，讲师。研究方向：智能制造。
关键词：新型减速带 降低振动 噪音小 结构简单 大规模生产
Speed Bump for Improving Safety Performance and Preventing Vehicle from Slipping
Liu Jie，Qiu Haitong，Deng Jiankun，Zhou Haoxin，Zhu Chujie
Abstract：The speed bump is an obstacle bump in the traffic lane， which is a road facility used to reduce the speed of traffic flow or reduce the transit traffic. Although the common speed bumps have the functions of deceleration and warning， they also have the shortcomings of large impact， unreasonable slope design， and high noise. This project designs a new type of reducer， which respectively carries out a new design from the key parameters such as slope and size. The deceleration belt can not only reduce the speed of the car， but also reduce the vibration when the vehicle passes， reduce the bumpiness， and protect the suspension system of the vehicle; at the same time， it has the advantages of a simple structure， low noise， suitable for mass production and use， and low cost.
Key words：new speed bump， reduce vibration， low noise， simple structure， mass production
1 引言
減速带是行车道中的一个障碍凸起物，是一种用于降低交通流速度或减少过境交通的道路设施。减速带基本原理是在公路特殊路段的行车道上设置某种突起设施，对车辆驾驶员起到警示作用，车辆驾驶员根据常识预计到车辆通过减速带时会带来车辆剧烈振动，从而促使车辆驾驶员自觉、主动地降低车速，达到强制减速、提高特殊路段行车安全性的目的[1]。同时减速带也可起到安全警示作用，防止交通事故的发生。目前国内常用的减速带有道钉减速带、驼峰式减速带、水泥台减速带、热塑振动减速带、路面凹槽减速带、沥青混合料减速带、防滑减速带、卵石减速带等[2]。主要用于强制减速、安全警示和对行人的警示。
现有的减速带设置具有减速和警示的基本功能，但同时引起了一些问题，主要表现在冲击力大、坡度不合理等方面：
（1）冲击力大：车辆通过减速带时是刚性冲击式的，这是车辆通过减速带的振动源。即使已经减速的车辆通过减速带也会有颠簸的不舒适感觉，严重影响了行车的舒适性。
（2）坡度设计不合理：现各地安装的减速带一般是截面呈圆形、三角形或梯形的突起，此类减速带使车辆有冲击感而促使驾驶员减速。根据实验研究发现，车辆经过减速带时受到的冲击与减速带的坡度、尺寸有关，截面呈半圆形的减速带的冲击感比截面呈梯形的减速带的冲击感更加强烈[3]。现在我国城市道路上最常见的是梯形橡胶减速带，其宽度为35cm左右，高度在30～100mm之间，但是最常用，也是较合适的尺寸是45mm高，350mm下宽，这样的减速带由于坡度设计不合理，往往存在过长、过宽、过高等问题，车辆通过时振动增大频频受伤，严重时会刮坏发动机的机油底壳;同时设计不合理的减速带在车辆驶过时，产生的震动不仅会对机动车辆的悬挂系统造成很大负担，影响其寿命，更严重威胁到行车的安全[4]。
（3）噪音大：由于减速带尺寸设计的不合理，车辆通过减速带时，轮胎通过减速带时会发出“咚咚”的声音，并且随着车速的增加而声音增大。尤其是大货车通过时，发出的声响更加明显，形成了噪声污染，给附近的居民带来了很多的困扰，减速带成了城市道路上的“扰民带”[5]。
（4）缺乏统一性：国内外广泛使用的减速带，缺乏统一标准，不同路段不同地区设置随意性较大，相关研究还处于起步阶段。
因此，如何设计减速带，既能履行其“安全”职责，又能更加舒适，更加人性化，成了亟待解决的问题。
2 设计原理
从力学角度出发，分别从坡度、尺寸等关键参数进行全新设计，得到一种全新的减速带，并通过实验证明设计的合理性。该新型减速带长度为500mm，底面宽度为350mm，顶面宽度为50mm，高度为45mm，减速带模型见图1。
3 实验验证
为证明项目的合理性，在保持底面宽度和长度以及减速带高度不变的 情况下，通过改变顶面宽度，使减速带坡度、角度发生改变，用不同的顶面宽度做实验，找出适合的尺寸，得出结论。通过三个减速带模型（1号、2号、3号），尺寸分别是1号50×350×500×45mm、2号80×350×500×45mm、3号100×350×500 ×45mm（顶面宽度×底面宽度×长度×高度），测试车辆为雷诺牌科雷傲SUV，测试器材包括尼康D7000单反相机一台、三脚架一个、螺丝四颗、车内振动监测手机一台、车内数据拍摄手机一台、硬币若干以及瓶子若干。 测试方法包括以下步骤：S1：将摄像机摄像机架设在适合的拍摄位置。S2：水泥地上分别打入2组相距150mm的2颗螺丝，将减速带固定在地上。S3：安装振动监测手机。S4：启动车辆进行不同速度重复测试。S5：进行数据记录。S6：进行数据复查与校核。S7：收集数据。
测试车速分别为10km/h、15km/h和 20km/h，每组数据重复三次测试 以保证减小偏差，记录冲击数据我们使用了详细数据记录与直观数据记录。详细数据记录我们用的是振动检测软件进行记录，其中减速带尺寸50×350×500×45mm，车速为10km/h时测试结果如图5，直观数据记录我们使用了不同的小物品放在车内，观察不同速度的物品运动情况。
通过测试，得出该尺寸的三种减速带均符合减速带所需要求，经过对模型的预实验，得到对应的测试结果，其中1号减速带对车辆的冲击最小，车辆过减速带时有冲击，但是较平顺。2号减速带对车辆冲击稍大，车辆振动较大、3号减速带冲击感明显，车辆振动大。通过实地测试，结果与预测相吻合。车辆在过1号减速带时车内人员虽然感觉到冲击感但是较平稳，车内测试物品纹丝不动，测振数据显示振动波形振幅小，而且振动频率少，只有1-2次。车辆过2号减速带时车内人员感觉冲击感比1号减速带强，而且抖动感强，车内测试物品电池倒下，测振数据显示振动波形振幅较大，振动频率为 2-3 次。车辆过3号减速带时，车内人员明显感觉冲击感强烈，测振数据显示，振幅與振动频率大。根据以上测试数据显示，1号减速带的尺寸最为良好，表现与预期相符合。分析实验结果，最终得出当梯形减速带尺寸达到 50×350×500×45mm 时，既可以履行减速带的安全职责，又能更加舒适，更加人性化。
同时，通过模拟实验再次验证，所用材料为一个1：24金属仿真汽车模型（带前悬挂），数条绿色细绳、装有约200克的可乐瓶（总重约为210克）。为了保证车辆每次到达减速带时速度相同，应使车辆受一个均匀的力。所以用一定质量的吊物（可乐瓶）使其重力转化为车辆的拉力，使拉力不变。只要使车辆在同一起点出发，到达减速带时，速度是相等的。这次实验自变量为减速带的尺寸，所以同一位置减速带设置为三个不同的尺寸。
通过更换不同尺寸减速带，得到三张不同的状态记录纸。如图4由图可知车辆经过减速带跳动的范围分别为5mm，4.5mm，4.1mm。可得出当减速带横截面的上边长越大，车辆跳动高度越大。
4 结语
经过实验，该新型减速带优势明显，主要包括以下几个方面：
（1）冲击力小。本项目设计出新型梯形减速带既能起到传统减速带的降低汽车行驶中的车速的作用，又能降低车辆通过时的震动，减少颠簸感，提高通过时的舒适性，保护车辆的悬挂系统;同时结构简单，适合大规模生产和使用，成本低;（2）坡度设计合理。该新型减速带经过实验验证，不存在 尺寸过高、过长、过宽现象，车辆通过时振动小，振动波形振幅小，频率少，噪音小，可有效保护汽车，延长汽车使用寿命;（3）推进减速带产品标准化。本项目设计的减速带结构合理，且经过实验 验证，有一定的理论实践基础，为减速带大规模标准化生产提供参考。
课题基金：2020年广东省大学生科技创新培育专项资金立项项目（pdjh2020b1408）。
参考文献：
[1]李家顺，李淑庆，钱小兵.减速带在校园交通安全的应用研究[J].交通信息与安全， 2011，29（001）：64-67.
[2]王琳，郑巧丽，李佳悦，等.关于大学生对校园内减速带设置的态度及改善建议的调查——以浙江师范大学为例[J].青春岁月，2015（15）.
[3]韩凤春，宋克珠，陈艳艳，等.限速标志设置的合理吗？[J].汽车与安全，2007，No.112（04）：14-19.
作者简介
刘杰：（1990.03—），女，河南安阳人，汉族，硕士研究生，讲师。研究方向：智能制造。