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一种高度自适应半刚性道路隔离栏防阻块设计

编辑:兴泰照明集团有限公司时间:2019-07-05

道路隔离栏是道路上重要的安全保护设施,其在很大程度上提升了车外被动安全性,对于降低车辆与护栏碰撞引起的车辆侧翻,骑跨或翻越护栏等事故和因此导致的更为严重的“二次事故”事件的概率起着至关重要的作用。分析涉及车辆与护栏碰撞的交通事故发现,在碰撞过程中道路隔离栏高度急速降低是车辆侧翻,骑跨或翻越护栏的主因,有效地解决这一问题对提高道路交通安全水平有着重要的意义。

1 道路隔离栏防阻块功用分析

在半刚性交通护栏的设计中,确定合理的护栏高度是关键。高度合理的护栏,其波形梁可作用于失控碰撞车辆的有效部位,通过波形梁的导向作用使车辆逐步恢复到正常的行驶方向,既保证车辆不会因护栏过高而发生下钻,也保证车辆不会因护栏过低而发生骑跨或翻越。

防阻块作为波形梁与立柱之间的承力部件,有效地避免了因立柱“绊阻”效应而对波形梁导向作用产生的不良影响;减少了路缘石对碰撞车辆运动轨迹产生的不利影响;作为吸能部件在碰撞时通过变形吸收碰撞能量,降低碰撞的剧烈程度;使碰撞力分配到护栏的多个单跨结构上,提升了护栏整体结构的合理性。防阻块是护栏发挥功能的核心部件,其性能的好坏直接关系到道路隔离栏能否发挥预定的作用。本文所设计的高度自适应防阻块

在保证上述作用的同时可根据撞击力度在一定程度内相应抬升其波形梁的高度,这使得在不加高护栏波形梁安装高度的前提下(避免下钻)达到保护质心更高车辆的效果,克服了传统半刚性护栏在碰撞过程中高度急速降低,难以对质心较高车辆起到很好防护作用的缺点。

2 现行防阻块改良的必要性分析目前市场上半刚性护栏所采用的防阻块主要分为 3种类型:

① A 型:此种形式防阻块为六边形结构,如图1 所示;

② B 型:此种形式防阻块为楔形结构,如图 2所示;

③ H 型:此种防阻块为 H 形结构,其底边拐角处有一个 45°的开口允许少量的变形,如图 3 所示。

但是,在长期的实际应用过程中发现,上述防阻块的局限性较大。其共同点为:变形均发生在水平面内,无任何竖直方向变形;变形表现为协同于梁板的被动变形,防阻块无法决定梁板的变形运动方式;变形吸能效果不明显;在碰撞过程中,波形梁高度急速降低,立柱向外倾斜成斜坡,更易引发车辆骑跨、翻越护栏的严重事故。

3 一种高度自适应半刚性道路隔离栏防阻块设计基于对现有技术优缺点的深入分析,本文所提出的高度自适应半刚性道路隔离栏防阻块设计可有效解决上述现有技术的不足。

3.1 设计概述

本文所设计的防阻块为“U”型结构,主要分为三个部分:前连接板、后连接板、中间板。如图 4 所示:

本文所设计防阻块拟采用厚度 T=20mm45# 钢板冲压成型,主要配合“H”型立柱安装使用。后连接板高度为 L 5 , 宽度为 B 1 =300mm,通过 2 组(2x3)螺栓与“H”型立柱相连接。前连接板高度为 L 3 =300mm, 宽度为 B 2 =100mm,通 1 组(1x2)螺栓与波形梁(主要为三波梁)相连接。中间板长度为 L 2 ,其与后连接板的夹角视安装情况可定为 α=65°~ 70°。L 1 =320mm 为防阻块水平长度。在后连接板与中间板以及中间板与前连接板的交界处倒圆角,圆角起到消除应力集中以及变形导向的作用。(需要说明的是,文中所述防阻块的结构尺寸、材料选型、加工工艺等参数仅为实现上述结构所有方案中的一种,具体参数可根据实际情况确定)

3.2 受力分析

防阻块受力简图如图 5 所示:

将车辆与道路隔离栏碰撞 时 的 力 简 化 为 F, 将 F沿 平 行 中间板方向及垂 直 中间板 方 向 分 解 为F , 平行F 对中间板的作用为“压迫”,可通过选用合适的材料避免产生“压溃”失效; 垂直F对中间板的作用为弯曲及塑性变形,为①碰撞时,保证中间板按照从根部到顶部的变形方式变形;②节省材料,最大限度的提高材料的利用率,降低产品成本;③提高结构的承载力,使结构更加安全;④节省空间,降低自重,提高结构的使用性。中间板采用“等强度梁”形式:B1 =130mm,B2 =100mm。

3.3 高度自适应能力分析L 1 =320mm,L 3 =300mm,α=65°~ 70°,假设变形完全(前连接板与中间板成一条与后连接板平行的直线)


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