浅谈道钉的性能与安装要点.doc

浅谈道钉的性能与安装要点高颍辉安徽天洋交通工程有限公司二00九年十二月六日浅谈道钉的性能与安装要点随着道钉在国内高等级公路以及市政道路的广泛应用，道钉的质量问题以及使用寿命得到了更多的关注。而在实际的应用过程中，常常因为安装问题而导致的道钉损坏和使用寿命减少的现象却屡屡发生。本人依据多年的施工经验总结了道钉安装过程中常出现的问题，并提出了合理的安装方法，希望与交通界各位同仁探讨。我公司生产的道钉，品种齐全，质量过硬，全部通过交通部检测中心检测，其中太阳能道钉，是我公司生产的新品种，为了让大家更好地了解道钉，我还是从道钉的基本知识谈起。一、道钉的分类道钉：英文名：road stud ，分铁路用道钉和公路用道钉。 我们说的道钉主要是指公路用的道钉。又叫做突起路标。是一种交通安全设施。组要安装在道路的标线中间或双黄线中间，通过其逆反射性能提醒司机按车道行驶。 道钉的规格一般为100mm*100mm*20mm，高度最高不超过25mm。反射器有多种，有反光片、反光珠，led发光、反光膜等。 道钉的安装一般采用环氧树脂安装。道钉有很多分类。 按照材质可以分为：1、铸铝道钉；2、塑料道钉；3、陶瓷道钉；4、玻璃球道钉；5、反光珠道钉（分21珠和43珠，可以合并到铸铝和塑料道钉里面） 按照功能可以分为：1、普通道钉；2、太阳能道钉、3、隧道有线道钉；4、无线道钉。 根据反光面数可以分为：单面道钉和双面道钉。二、道钉简介.普通道钉（根据交通部要求：普通道钉抗压要大于160KN） 我们一般把铸铝道钉、塑料道钉、陶瓷道钉、玻璃球道钉放入普通道钉类。下面按功能分类详细介绍一下道钉。 1、铸铝道钉 分全铸铝和铸铝壳两种。全铸铝是指壳体全部是金属做成，抗压强度比较高，一般用于双黄线处，一般称作全铝道钉。铸铝壳是指壳体是铸铝，内部为填充物，这样的道钉成本比全铸铝的低，但同时抗压强度没有那么高，一般称作铸铝道钉或铸铝填充道钉。 2、塑料道钉 分全塑料和塑料壳两种。全塑料的是指壳体全部由塑料注塑成型，材质可能是ABS、AS+玻璃纤维等，抗压强度较高，一般称作全塑道钉，塑料壳的是指壳体为塑料，内部为填充物，这样的道钉成本比全塑料的低，但同时抗压强度没有那么高，一般称作塑料道钉或塑料填充道钉。 3、陶瓷道钉 材质为水泥陶瓷，圆形，早期应用比较多，运输过程中易碎，一般不推荐使用。 4、玻璃球道钉 材质为玻璃，早期应用比较多，施工安装比较困难，现在应用较少。一般不推荐使用。 5、反光珠道钉 反射器为21个或43个高亮度反光珠。生产厂家以施华法斯为代表。.太阳能道钉（一）太阳能道钉的简介太阳能道钉是以太阳能板为充电元器件，电池或电容为储能元器件，采用led发光或结合被动发光的道钉产品。根据交通部要求：太阳能道钉抗压要大于100KN。沿道路路面设置的、用于夜间或雨雾天气下，指示道路前进方向，它的视觉效果要好于普通道钉，通常同标线结合使用。按照储能元件的不同可以分为：太阳能道钉（电池）、太阳能道钉（电容）。 由于led颜色和电压的不同。可以分为两类：1、红色、黄色；2、白色、蓝色、绿色等。（二）太阳能道钉产生的背景高速公路建设的重点正逐步向山岭区和经济发展相对滞后的山区转移，山区高速公路，风速受山脉河谷影响较为显著，平均风速仅1.2 m/s，潮湿多雨的气候条件加上植被繁茂的森林环境，因此该路段常常有雾产生。并且由于高速公路通常跨越距离较长，特别是很多高速公路都通过农村和山区，使得高速公路的情况相对变得复杂。雾的分布往往很不均匀，有时会在一个路段上视线相当明朗、而在另一个路段却大雾弥漫。由于这种情况通常发生在夜间，高速行驶的车辆突然驶入大雾区，驾驶员会感到视觉突然变暗，有些驾驶员不能适应视力的突然变化，便会产生一种恐慌感，从而容易引发交通事故。 （三）太阳能道钉的特点1、发光亮度大普通反光道钉的反光亮度只有300-400个MCD，而太阳能道钉的发光亮度可达2000个MCD以上，是前者的6-7倍,高强度的光线可以在夜间穿破雨雾，安全有效地为驾驶员指导方向。2、主动发光、动态警示 太阳能道钉在晚上以某种频率闪烁，而人的视觉对变化更为敏感，所以其动态警示作用非常强。主动发光不仅可以最大程度上避免雨雾的干扰，而且可以脱离对汽车灯光的依赖，可视距离更远，效果更好。 太阳能道钉在雨雾天气中以及在弯道处勾划道路轮廓、诱导驾驶员视线进而消除安全隐患方面起到了相当重要的作用。（四）太阳能道钉的工作原理白天太阳能电池板吸收太阳光，把太阳能转化成电能，储存在储能器件(电池或电容)中，到了晚上，储能器件中的电能自动转化成光能(通过光电开关控制)，通过LED发出亮光来勾画道路轮廓，诱导驾驶员视线。 太阳能道钉按照安装位置的不同可以分为埋入式和突起式。 前者一般用在中线，后者一般用于边缘线。这是因为安装在中线的太阳能道钉对抗压性能要求特别高，为了解决这一难题，只好把太阳能道钉埋入地面，露出地面的只有5个毫米左右。而用在边缘线的太阳能道钉对抗压性能要求不是特别高，凸出地面依然能有效工作。 太阳能道钉按照储能元件的不同又可分为电容式和电池式，前者的使用寿命可达五到七年，后者的使用寿命一般在一年到三年不等。 因为埋入式太阳能道钉对路面破坏很大，而电容式太阳能道钉成本太高，所以目前应用最多的还是凸起式电池太阳能道钉。（五）太阳能道钉的性能指标衡量一个太阳能道钉的性能从以下几个方面。1. 抗压性能如果太阳能道钉不能承受一定的压力，在汽车碾压或冲击后就很容易碎掉，自然不能正常工作，所以抗压是太阳能道钉正常工作的一个基本条件。但问题是太阳能道钉本身是一个电子产品，包含有电子部分，想使得电子部分也有较高程度的抗压性能的确不是一件容易的事情，所以一般来讲太阳能道钉的抗压性能要比普通道钉差一些。目前交通部的技术要求是10吨。 有效提高太阳能道钉的抗压性能的方法有几个：一是裸露在外面的太阳能电池板采用PC防弹材料，来增强电子部分的抗压能力;二是尽可能采用IC控制，以减少电子线路的体积，来降低电子部分所承受的压力;三是在壳体上设计一些加强筋，来分担电子部分所承受的压力。2. 密封性能如果太阳能道钉没有完全密封，那自然会渗水，渗水就会引起电路短路，后果也是灾难性的，所以一个合格的太阳能道钉密封性能也是必须过关的。 提高太阳能道钉密封性能的方法有以下几个： (1)分离设计。LED灯罩和内部电路板采用隔离设计，即使LED灯罩坏掉，太阳能道钉内部依然保证不会渗水; (2)采用强力中性粘接材料，确保太阳能面板、LED灯罩和道钉壳体紧密粘接，中间没有任何缝隙。3. 亮度太阳能道钉主动发光，清晰勾画道路轮廓;相比于反光道钉，其很重要一个特点就是发光强度大。这项指标交通部要求是2000个MCD。4. 稳定性 电池寿命：决定太阳能道钉寿命的一个重要因素是电池的寿命，电池的选择至关重要。目前市场上有两种类型的电池是可以参考的，一个是充放电500次以后，电池容量降低至50%;另一个是充放电1000次以后，电池容量降低至79%。 电池寿命不仅要够长，而且要能够在较大的温度区间内正常工作。电池内部是化学物质，如果温度太高或者太低，电池就无法工作，太阳能道钉的电池工作温度区间一定要符合实际使用环境的要求。国家交通部的要求是-10度到50度，实际环境往往会超出这个范围，这就对电池提出了更高的要求。 电子线路：电路板的设计一定要遵循简单有效的设计原则，不要人为地复杂化，因为多一个线路就多了一个出现故障的可能。电子元器件也要严格挑选，因为任何一个电子元器件出现问题都可能使得整个系统瘫痪。 焊接：焊接必须牢靠，因为太阳能道钉天天承受着车辆的碾压和冲击，焊点一点点的松动都会导致线路松动和脱落。所以在选择焊枪和焊锡的时候一定要挑选高质量的产品，确保焊点牢固可靠，能长时间在相对“恶劣” 环境下工作。 太阳能电池板：太阳能电池板直接吸收太阳能，并把光能转化成电能，可以说是太阳能道钉整个工作体系中的第一个环节;它工作效率的高低直接决定着太阳能道钉工作效率的高低。现在普遍应用的是单晶硅太阳能电池板，这是因为单晶硅太阳能电池板的光电转化率较高，大约为14%，能最大程度把太阳能转化成电能，以确保太阳能道钉工作时的能源供应。另外，太阳能电池板必须是高硬度，耐磨型电路板。太阳能电池板每天都要经受车轮的碾压磨损，如果强度不够，很容易磨花，进而影响太阳能电池板的转化效率。5. 电池匹配性能在标准测试条件下放置8个小时，电池的额定容量应满足道钉正常发光72小时的需要;即使太阳光照度小于1000LX时，电池充电8个小时后，其额定容量应满足道钉正常发光12小时的需要。这一点也必须特别注意。如果电池匹配性能不好，在阴雨天气就会出现电池储存电能不足而导致太阳能道钉无法发光。这样一来，太阳能道钉就没有实用价值，就根本不能使用。电容式太阳能道钉的局限性就在于此。在标准测试条件下放置8个小时，电容的额定容量一般只能满足道钉正常发光12-14个小时的需要，所以说电容式太阳能道钉对实际使用环境的要求非常苛刻，不仅阳光要足够强，而且不能有连续阴雨天气，否则就难以正常工作。6. 环境适应性能太阳能道钉的使用环境是复杂多变的，温度、湿度可能是大相径庭。北方冬天温度很低，南方夏天温度又很高，西北地区昼夜温差又特别大，东南湿润，西北干燥，这些都会影响太阳能道钉工作是否正常，所以太阳能道钉的设计应该充分考虑到环境适应性能。 目前交通部对温度的要求是-20到85的范围内，同时还要在20到60之间做三个循环试验，看其是否能够适应环境的要求。交通部对太阳能道钉湿热性能的要求是在45、相对湿度98%的条件下试验48个小时后依然能正常工作。 太阳能道钉的环境适应性能是对其机械性能和电气性能的综合检验，涉及到结构设计、电路设计、电子器件性能等多个方面，甚至包括其生产工艺。这也就要求方方面面的工作都要做到位，才能保障太阳能道钉有较好的环境适应性能。（六）太阳能道钉的常见问题1、抗压值不合格安装在道路上的产品，抗压上面出了问题，产品要么被压碎要么上下分离，这实际上都是结构不合理造成的，结构不合理的主要表现： 2、 内部空心，空心不抗压。 内部空心的危害还表现在LED灯罩上面，因为空心而遭到破坏，接着LED本身就会遭到破坏。 检测方法： 白板抽出后，钢球一米高度自由落体，垂直冲击太阳能道钉LED灯罩部分。看它灯罩坏不坏。 3、错误的带钉脚结构 带钉脚的太阳能道钉，分为两部分，下部为带钉底座部分，上部为太阳能板、led以及灯罩部分，上下两部分用几个螺丝连接，目前大部分带钉脚太阳能道钉均采用这种结构。 当该种产品安装在路面，并用胶水固定时，实际上只是固定和粘接了太阳能道钉的下半部分，上半部分只是通过几个小螺丝固定到下部。 带钉脚的太阳能道钉最常发生的问题，就是上下两部分分离，在车辆碾压的过程中，几个螺丝太单薄，力量太小，车子压几下，顶部就飞掉了。 不带钉脚的更稳定，不带钉脚的太阳能道钉，整个道钉都粘到的地面上，带钉脚的道钉，顶部相当与用几个小螺丝固定到地上。4、伪反光首先将太阳能道钉做成主动发光和被动发光的国家是日本和韩国公司。他们对太阳能道钉的要求是：如果由于种种原因，太阳能道钉不能够工作，还可以用道钉反光的形式进行弥补。 正宗反光模芯是在针型电铸母板上电铸出来的，精度非常高，而且母板用过几次以后，就要拆下来重新打磨，来保证反光模芯的反光度。这种针型母板在世界上只有几个公司会做，国内一些小的电铸翻制厂没有能力用针型母板来电铸的。这也就造成了看似反光片的产品，实际上不反光的情况。 反光片鉴别方法：将太阳能道钉放在10米外，手拿一个小手电筒，将手电筒放在两眼之间，光线照射产品表面，来观察其是否反光。 .隧道有源道钉隧道有源道钉是一种比太阳能道钉更先进的一种交通安全设施，它通过太阳能板或者交流电作为输入源，经过控制器集中控制道钉的工作，同时闪烁或者长亮。效果比太阳能道钉更加明显。每个道钉之间有导线连接。一般每组控制器能控制直径1000米左右。.智能无线道钉通过控制器发送的无线信号，作为接收信号的道钉根据发射出来的信号工作，道钉之间无导线连接，施工方便。无线信号的发送和接收干扰是一个难点。 道钉技术也是在不断的发展，也越来越成熟，将来会有更多的种类。.铁路道钉铁路道钉分为手工道钉和机制道钉两种。手工道钉为手工打造而成，外形尺寸参差不齐，但价格低廉，一般按吨走货。机制道钉由机器制造经过锻打，热处理，套丝等工序制造而成，无论外形和尺寸还有可用性都是最佳选择，只是价格稍高一些，一般按个走货。三、道钉安装的常见问题随着道钉在国内高等级公路以及市政道路的广泛应用，道钉的质量问题以及使用寿命得到了更多的关注。而在实际的应用过程中，常常因为安装问题而导致的道钉损坏和使用寿命减少的现象却屡屡发生。笔者依据多年的施工经验总结了道钉安装过程中常出现的问题，并提出了合理的安装方法，希望与交通界各位同仁探讨。 （一）道钉安装过程中的常见问题： 1. 安装在标线上。标线也是一种树脂材料，本身也是附在地面上的，其本身与地面的连接力是有一定限度的。如果道钉安装在标线上，那么道钉所受的冲击力则完全转嫁给标线，这样的话道钉很容易被冲击掉，而且还会把标线也粘掉。 2. 道钉安装位置不平整。这样导致的直接后果就是道钉受力不均匀，道钉所承受的压力几乎全集中在凸起和下凹的部分。如果遇到大吨位的车辆，道钉很容易破裂。 3. 道钉安装位置不清洁。道钉的牢固程度有赖于道钉、胶水和地面的紧密结合。如果安装位置不清洁，其间的灰尘会吸附胶水的大部分粘接力，导致道钉粘接不牢，在遭受外力冲击时，很容易脱落。 4. 胶水用量不够或者用量过多。用量不够，会降低道钉粘接的牢固程度，减少其使用寿命；用量过多，多余的胶水会从道钉四周渗出来，很容易擦到道钉的反光片上，影响其反光亮度。 5. 胶水涂抹不均匀。安装道钉时，胶水不仅要用量适度，还要涂抹均匀，这样才能保证道钉各部分受力均匀，避免出现因受力不均出现被碾碎的情况。 6. 环氧树脂胶水调配时环境温度不够。环氧树脂胶水是双组分胶，胶水和固化剂要按照一定的比例配比，并经均匀搅拌后才能发挥起功效。但由于环氧树脂胶水在冬天低温天气凝结得较为厉害，不容易搅拌均匀，所以在使用时一定要先加热，让胶水软化后再使用。7. 拿捏道钉方法不科学。拿捏道钉时一定要拿捏没有反光片的那两边，以免胶水粘上反光片从而影响反光片的反光亮度。 8. 道钉安装孔位浅、孔位细。这主要是针对铸铝带脚道钉。铸铝带脚道钉因其部分深入地面而有更好的抗冲击性能、抗压性能，使用寿命也更长。但是在安装过程中，如果孔位过浅或者过细，那么道钉的底面就不能和地面充分接触，影响粘接的牢固性。 9. 安装后胶水固化的时间不够。道钉安装以后，胶水需要一段时间固化，才能把道钉和地面紧紧相连，这段时间笔者推荐的是4个小时。但实际过程中，很多人在安装后不到两个小时就把安装隔离设施给撤掉；在这种情况下，如果受到车辆冲击和碾压，道钉轻者会变形，重者会脱落。（二）道钉的安装方法1. 摆放安装安全隔离设施，这一点是重重之重，希望大家一定不能忽略，而且在整个动态施工的过程中，不论是新建道路，还是已通车道路，所有人都应该在安全设施内，如在通车道路里施工，安全人员同安装人员比例应为1：1。未通车路段施工，安全人员同安装人员比例应为1：3。 2.确定安装位置，确保安装