Vorrichtung zur Abbremsung von der Fahrbahn abgekommener Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abbremsung von der Fahrbahn abgekommener Fahrzeuge mit einem längs der Fahrbahn verlaufen den Fangelement.
Es ist bereits bekannt, zur Unfallverhütung an schnell durchfahrenen Strassen des öffentlichen Ver kehrs, z. B. Autobahnen bzw. an Rennstrecken, par allel zur Fahrbahn verlaufende Leitschienen aus Stahl, Beton oder Holz anzubringen. Weiters wurden zum Schutz der Zuschauer an Rennstrecken Beton- oder Ziegelmauern an besonderen Gefahrenstellen er richtet. Auch parallel zur Fahrbahn verlaufende Grä ben oder Grünstreifen wurden schon an Rennstrek- ken angelegt.
Ferner ist bekannt, zum Schutz der Zu schauer und um die Zuschauer von der Fahrbahn abzuhalten, an in den Boden oder in Fundamente ge setzte Holzpfähle oder Eisenträger ein Drahtgitter in besonderen Fällen durch Seile verstärkt - direkt zu befestigen. Der an bekannten Zäunen angewandte Ständerabstand schwankt dabei meist im Bereich von lbis3m.
Allen diesen bekannten Vorrichtungen haftet der grosse Fehler an, dass ein mit hoher Geschwindigkeit aufgefahrenes Fahrzeug mittleren Eigengewichts auf Grund kurzer und ganz irregulärer Deformation oder Zerstörung der Schutzvorrichtung Verzögerungen er fährt, die für Fahrer und alle Insassen eine schwerste Gefährdung und für das aufgefahrene Fahrzeug meist Totalschaden zur Folge haben. Diese Tatsache ist bei allen mauerartigen Schutzbauten in deren Steifigkeit und Eigenmasse begründet.
Bei Auffahren auf Leit schienen bekannter Bauart unter sehr spitzem Winkel zwischen Leitschienenebene und Geschwindigkeits vektor des Fahrzeugschwerpunkts tritt auf Grund des dem Fahrzeug von der Leitschiene erteilten Dreh- stosses das häufig zu Massenkollisionen führende Zu- rückschleudern des Fahrzeuges in die Fahrbahn ein.
Auch bei Auffahren mit hoher Geschwindigkeit und sehr spitzem Winkel ( tangieren ) führt die Berüh rung zwischen Leitschiene und Fahrzeug zur Beschä digung von Lenkung und Vorderachse derart, dass der Fahrer kaum die Möglichkeit besitzt, das Fahr zeug in der Folge kontrolliert zum Stehen zu bringen.
Amerikanische Versuche an Leitschienen haben wei- ters gezeigt, dass ein annähernd frontal die Leitschie- nenebene treffender Personenkraftwagen mittleren Gewichts die Leitschiene bei höherer Fahrgeschwin digkeit durchbricht und in gänzlich irregulärer und vom Fahrer nicht beeinflussbarer weiterer Bewegung, d. h. meist nach Überschlag und Rollung, zum Still stand kommt.
Durch Versuche an Schutzzäunen be kannter Bauart, also Zäunen mit dicht stehenden Stützen und direkt am Ständer befestigtem Maschen gitter, wurde gezeigt und ist mechanisch unmittelbar einzusehen, dass bei den auf Grund der heutigen Fahrgeschwindigkeiten im aufgefahrenen Fahrzeug gespeicherten kinetischen Energien diese üblichen Zäune einen illusorischen Schutz sowohl für Fahrer als auch für die bei einer Rennveranstaltung hinter dem Zaun postierten Zuschauer darstellen. Bei den bekannten Zäunen tritt nach ganz geringer Deforma tion des Maschengitters (Durchschlagtiefe etwa 50 cm) die nach Biegebruch oder plastischer Biegung der Stützen zu erwartende Schrägstellung der Zaun ebene ein.
Eine einfache Rechnung und ein durchge führter statischer Vergleichsversuch zeigten, dass einem mit etwa 200 km/h aufgefahrenen Rennfahr zeug - etwa der Formel-l-Klasse - zum Zeitpunkt der starken Schrägstellung des Zaunes bekannter Bauart von der ursprünglichen kinetischen Energie etwa 6-8 % entzogen waren. Die schräg liegende Maschenebene führt in der Folge zum Katapultie- ren des aufgefahrenen Fahrzeugs aus seiner
ur- sprünglichen Fahrbahnebene heraus. Die nach voller Aufhebung des Bodenkontakts eintretende Bewegung des Fahrzeugs muss zu schwerster Gefährdung von Fahrer und Zuschauern führen.
Zur Behebung dieser Nachteile wurde auch schon vorgeschlagen, entlang der Fahrbahn Strauchpflan zungen anzulegen, die ein von seiner Fahrbahn abge kommenes Fahrzeug, z. B. auf dem Grünstreifen einer Autobahn, vor dem Erreichen der Gegenfahr bahn zum Stillstand bringen sollen. Eine derartige Be- pflanzung, z. B. mit Rosenhecken besonderer Art, ist jedoch in den meisten Fällen aus klimatischen und wirtschaftlichen Gründen nur schwer zu verwirkli chen.
Nach bekannten Versuchsergebnissen verlangt nämlich eine solche Schutzmassnahme, um mecha nisch sinnvoll zu sein, eine Bepflanzungstiefe von etwa 4 m.
Weiter wurde schon vorgeschlagen, längs der Fahrbahn Seile oder dgl. zu spannen, die zu in relativ kleinen Abständen stehenden massiven Säulen füh ren. Innerhalb dieser Säulen sind mit einer Bremse versehene Trommeln angeordnet, über die die Seile geschlungen werden. Bei Auftreffen eines Fahrzeugs auf eines der Seile wird dieses von der Trommel ab gewickelt, wobei die Auszugsbewegung des Seiles ge bremst wird.
Durch eine derartige Vorrichtung wer den zwar extrem hohe Verzögerungen des aufgefah renen Fahrzeugs verhindert, jedoch sind einerseits der Anschaffungspreis und die Erhaltungskosten derart hoch, dass eine Aufstellung in grösserem Umfang wirtschaftlich nicht tragbar ist, anderseits stellen die massiven Säulen eher eine Gefahr als einen Schutz dar.
Die Erfindung hat es sich zum Ziele gesetzt, die Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermei den und eine Schutzvorrichtung zu schaffen, die in technisch stets kontrollierbarer und konstruktiv stets veränderlicher Weise die Erfüllung aller an eine Schutzvorrichtung zu stellenden Bedingungen ge währleistet.
Diese Bedingungen sind: 1. Die Umwandlung der kinetischen Energie eines aufgefahrenen Fahrzeugs in Deformationsenergie an der Schutzvorrichtung muss nichtumkehrbar, also bleibend erfolgen;
2. die Umwandlung der kinetischen Energie in Deformationsarbeit muss durch ein Kraft-Weg-Dia- gramm der Schutzvorrichtung gekennzeichnet sein, welches extrem hohe Verzögerungen des aufgefahre nen Fahrzeugs unbedingt ausschliesst. Als Arbeits weg der Schutzvorrichtung ist dabei der nach Beginn des Auffahrvorgangs senkrecht zur Ebene des Fang- elements bzw.
zur Fahrbahnbegrenzung auftretende Durchschlagweg der Auffangebene der Schutzvor- richtung aus der undeformierten Lage heraus zu ver stehen; 3. die Umwandlung der kinetischen Energie des aufgefahrenen Fahrzeugs in Deformationsarbeit muss auf einem kinematisch durch entsprechende Kon- struktion eindeutig vorgeschriebenen Verformungs- weg der Schutzvorrichtung erzielbar sein;
4. im Auffahrvorgang muss das Fahrzeug ge zwungen werden, seine ursprüngliche Bewegungs ebene im wesentlichen beizubehalten, d. h. es darf in keinem Zeitpunkt der Abbremsung dem Fahrzeug ein Drehmoment um seine Schwerachse oder eine ge führte Bewegung so aufgezwungen werden, dass im weiteren Ablauf der Fahrzeugbewegung überschlag um die Wagenquerachse oder Rollung um die Wa genlängsachse eintreten könnte.
Zum Verbleib des Fahrzeugs in der Fahrbahnebene ist wesentlich, dass die Schutzvorrichtung in der ersten Phase des Auf fahrvorgangs befähigt ist, das aufgefahrene Fahrzeug an der Schutzvorrichtung zu halten und irreguläres Zurückschleudern in die Fahrbahn nicht auftritt; 5. die Aufstellung und die Erhaltung der Schutz vorrichtung muss wirtschaftlich tragbar sein.
Erfindungsgemäss kann die Einhaltung der oben angeführten Bedingungen bei einer Vorrichtung zur Abbremsung von der Fahrbahn abgekommener Fahr zeuge mit einem längs der Fahrbahn verlaufenden Fangelement dadurch erreicht werden, dass das Fang element mit entlang diesem angeordneten, beim Auf fahrvorgang Scher- und/oder Reibungsarbeit leisten den Stützkörpern verbunden ist.
Wie durchgeführte Versuche ergeben haben, wird durch die erfindungsgemässe Anordnung der Scher- und/oder Reibungsarbeit leistenden Stützkörper ent lang des Fangelements auch bei hohen Geschwindig keiten eine Abbremsung des Fahrzeugs erzielt, wel che die Sicherheit der Insassen nicht beeinträchtigt und durch die auch das Fahrzeug auf Grund der Leitfähigkeit der erfindungsgemässen Schutzvor richtung nur unwesentlich beschädigt wird.
Nachstehend ist anhand der Zeichnungen, in de nen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, die erfindungsgemässe Vorrichtung näher er läutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen in schaubildlicher Ansicht bzw. im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel und die Fig. 3 und 4 ein weiteres Ausführungsbei- spiel. Die Fig. 5 bis 8 zeigen konstruktive Einzelhei ten und die Fig. 9 eine weitere Variante der Ausfüh rungsform nach den Fig. 3 und 4. Fig. 10 stellt wie der eine konstruktive Einzelheit dar.
Die Fig. 11 und 12 zeigen in schaubildlicher Ansicht je eine weitere Ausführungsform der Erfindung, und die Fig.13 stellt, ebenfalls in schaubildlicher Ansicht, zwei End teile von Streckenabschnitten dar. Die Fig. 14 zeigt eine einseitig wirkende Vorrichtung gemäss der Er findung.
Gemäss der Fig. 1 und 2 besteht die erfindungs gemässe Vorrichtung aus Stützpfosten 1, die mittels Balken 2 und 3 über dünne Haltebalken 4 das als Maschengitter ausgebildete Fangelement 10 tragen. Die Balken 2 sind dabei knicksteif, die Balken 3 knickweich ausgebildet. Die Stützpfosten 1 sind im gezeigten Beispiel in pflugartig gestalteten Funda menten - zur Erhöhung der Standzeit vorteilhaft auf Kies - eingesetzt.
An den Haltebalken 4 sind ferner zur Fahrbahn parallel verlaufende Drahtseile 7, 8 und 9 befestigt. Das obere Zugseil 7, das mittlere Spann seil 8 und die beiden Unterseile 9 sind mit den End- fundamenten 6 vorteilhaft durch Reibungsschluss verbunden. Auch die Endfundamente 6 sind zweck- mässig keilförmig ausgebildet, um im Belastungsfall unter pflugartiger Wirkung ihren Arbeitsweg im Bo den auszuführen. Die Seile 7, 8 und 9 stehen mit dem Maschengitter 10 in kraftschlüssiger Verbindung, und zwar insbesondere durch Reibung.
Im gezeigten Aus führungsbeispiel kann dies dadurch erzielt werden, dass insbesondere die oberen und unteren Seile wech selweise durch eine Maschenreihe des Gitters von ver schiedenen Seiten her eingezogen werden. Die so durchgezogenen Seile können noch zusätzlich durch Bindedraht mit dem Maschengitter 10 verbunden werden.
Die unteren Seile 9 sind mittels Verbindungssei len 12 mit im Boden eingeschlagenen Heringen 11 verbunden. Diese Heringe 11 sind von den Verbin dungsseilen 12 an ihrem unteren Ende umfasst, wobei die Verbindungsseile 12 veränderliche Längen auf weisen. Je nach den vom Zaun wahrscheinlich aufzu nehmenden Beträgen der kinetischen Energie sind die Heringe mehr oder weniger dicht zu setzen, d. h. die Geometrie der Anordnung der Heringe ist veränder bar.
Die dargestellte Vorrichtung besitzt daher Stütz körper, die aus den Heringen 11 und einer Halterung bestehen, wobei die Halterung die auskragenden Bal ken 2 und 3, die Mittelpfosten 1 und die Fundamente aufweist. Die Mittelpfosten 1 bilden dabei die Stütz konstruktion der Vorrichtung.
Die Wirkungsweise der gezeigten Vorrichtung nach der Erfindung ist wie folgt: Trifft ein Fahrzeug auf den Zaun 10 auf, so schwenkt der benachbarte Haltepfosten 4 zur Aufschlagstelle ein, wobei der weiche Balken 3 zum belasteten Feld einknickt und der steife Balken 2 auch nach möglichem Sturz eines Stützpfostens 1 die Erhaltung der vertikalen Gitter ebene in jeder Phase des Abbremsvorgangs erzwingt. Die Dimensionierung der Stützpfosten 1 kann so er folgen, dass ihre Zerstörung entweder durch reinen Torsionsbruch oder durch Biegebruch an der Ein spannstelle eintritt.
Zufolge der Schwenkbewegung der Haltebalken 4 werden die dem betroffenen Feld benachbarten Gitterfelder zur Arbeitsleistung mit herangezogen. Die Energie des aufgefahrenen Fahr zeugs wird dabei durch Ausziehen der Heringe 11 und durch Verschieben der Endfundamente 6 in ihrer Schotterbettung in den Boden abgeleitet. Durch Er teilung verschiedenen Spiels, also Verwendung ver schiedener Längen für die Verbindungsseile 12, wird erreicht, dass in keiner Phase der Abbremsung eine Bremskraftspitze zu unzulässigen Verzögerungen des aufgefahrenen Fahrzeugs führen könnte. Je nach dem zur Abbremsung zur Verfügung stehenden Bremsweg quer zur Fahrbahn (z.
B. Mittelstreifenbreite an Autobahnen) kann nach den zu erwartenden Auf fahrenergien durch Verwendung von Heringen aus Holz bzw. Flacheisen verschiedener Grösse jeder Energiebetrag in den Boden so abgeleitet werden, dass das aufgefahrene Fahrzeug im verkehrsfreien Raum zum Stehen kommt.
Nach der in den Fig. 3 bis 7 dargestellten Aus führungsform der Erfindung wird anstelle der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Mittelpfostenkonstruktion die Abstützung des Fangelements 10 durch einen ge schlossenen Bügel 13 aus Flacheisen durchgeführt. Dieser Bügel oder Rahmen 13 trägt mit Hilfe von aufgeschweissten Laschen 14 (vgl. Fig. 5) das Fang element bzw. die Seile. Der Bügel bzw. Rahmen ist mittels eines Bolzens 15 in einem Fundament 16, das hier die Aufgabe der Stützen 1 übernimmt, gelagert.
Zu diesem Zweck sind die Enden 13a und 13b ge schlitzt, wobei durch die beiden übereinander liegen den Schlitze der in einer Bohrung 17 des Fundaments 16 geführte Bolzen 15 gesteckt ist. Das Fundament ist weiter mit einer gekrümmten Querrinne 18 ver sehen, die die Enden des Bügels 13 aufnimmt. Die oberen verstärkt ausgebildeten Teile des Bügels 13 sind beispielsweise mittels Seilen 19 lose gegen das Fundament verspannt. Wie insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind zu diesem Zwecke die Seile 19 mehrfach um im Fundament verankerte Rundeisen bügel 20 geschlungen und durch eine Blechklemme 21 (Fig. 7) verbunden.
Durch Wahl der Anzahl der Umschlingungen sowie durch Wahl der Reibung der Klemme 21 kann die Quersteifigkeit der oberen Strebe des Bügels 13 variiert werden. Die unteren Abschnitte des Bügels 13 sind gekrümmt oder ge neigt ausgeführt und erzielen die Abstützung des ge samten Bügels gegen den Boden und unter Belastung die Lösung des Bügels 13 vom Fundament 16.
Nach Fig. 8 bzw. Fig. 3 erfolgt die Verankerung der Seile ebenfalls durch Seilreibung bzw. durch Seil klemmen. In die Endfundamente 22 sind Bügel 23 eingesetzt, um die die Seile mehrfach geschlungen sind, wobei wieder eine Klemmung mittels Klemmen 21' erfolgt.
Wird das Fanggitter in unmittelbarer Nähe eines Bügels getroffen, so wird die quer zur Fahrtrichtung auftretende Kraftkomponente den unteren Teil des Bügels zum Fundament 16 hin drücken. Nach Durch laufen der freien Schlitzstrecke wird zufolge des ge krümmten bzw, geneigten unteren Bügelteils der Bol zen 15 automatisch vom Fundament ausgehoben. Dies bedeutet, dass, obwohl durch die Seile 19 und den verstärkten oberen Bügelteil die vertikale Position des Gitters 10 erzwungen wird, der Bügel als Ganzes vom Fahrzeug nie getroffen werden kann. Der Auf fahrvorgang mit Stoss ist daher absolut ausgeschlos sen.
Die Endfundamente 22 können so dimensioniert werden, dass sie auch bei einem schweren Auffahr vorgang nicht bewegt werden.
Nach der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform ist der obere Teil des Bügels 13 als Rohr ausgeführt, um die erforderliche Knicksteifigkeit zu erreichen. Aus- serdem unterscheidet sich diese Ausführungsform von dem Beispiel 1 nach den Fig. 3 und 4 dadurch, dass der Schlitz 18' eben ausgebildet ist und die unteren Teile des Bügels 13 so ausgeführt sind,
dass die Ab- stützung des Bügels am Boden in Nähe des Fangele ments liegt und die schräge Ausklinkbahn unmittel bar am Mittelfundament 16 angeordnet ist. In Fig. 10 ist die Steckbolzenanordnung mit Schlitzführung im Detail gezeigt.
Nach Fig. 11 besteht das Fangelement aus einem Maschengitter 31, das mit Seilen 32, 33 und 34 rei bungsschlüssig verbunden ist. Die Seile sind mit End- fundamenten verbunden (vgl. auch Fig. 13). An die unteren Seile 32 bzw. an das Maschengitter sind mit- tels Verbindungsseilen 35 im Boden verankerte He ringe 36 angeschlossen, die zweckmässig aus Flach eisen gebildet sind.
Der zur Führung des aus Ma schengitter 31 sowie Seilen 32, 33 und 34 bestehen den Fangelements dienende Teil der Halterung be steht im gezeigten Beispiel aus zwei Bügeln 39 und 310, die in Rohre 37 und 38 gesteckt sind. An den Bügeln sind mittels aufgeschweissten Klemmen 311 die oberen Seile 34 und damit das gesamte Fangele ment geführt. Das untere Rohr 37 ist durch einen Steckbolzen 312 mit einem leichten Fundament 313 verbunden. Zur Erzwingung einer vertikalen Dreh achse ist ausserdem das obere Rohr 38 durch Seile 314 gegen den Boden verspannt.
Die Wirkungsweise der gezeigten Einrichtung ist wie folgt: Bei Anfahren an die Vorrichtung erfährt die Gitterebene eine Eindrückung zur Grünstreifen- mitte, welcher die Bügel 39 bzw. 310 zufolge ihrer Verschiebbarkeit in den Rohren 37 und 38 ohne Deformation folgen können, wobei die Bewegungs energie des aufgefahrenen Fahrzeugs unter Auszie hen der Heringe in den Boden abgeleitet wird. Gleitet das Fahrzeug längs der Auffangebene, so wird unter Schwenkbewegung der Bügel bzw.
Rohre um den Steckbolzen 312 eine Parallelführung der Seile 32, 33 und 34 erzwungen. Bei einer weiteren Rotation werden die Bügel 39 bzw. 310 aus den Rohren 37 und 38 herausgezogen, ein Auffahren auf eine starre Konstruktion ist damit wieder unterbunden, zumal die Bügel nur mit ihrem oberen Teil bis zum Ma schengitter geführt sind, die übrigen in Höhe des Fahrzeugs liegenden Teile jedoch vom Fangelement abliegen.
Die Variante nach Fig. 12 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 dadurch, dass die Drehachse durch ein in das Fundament 313 ein gestecktes, die beiden Rohre 37' und 38' verbindende Stützrohr 315 erzwungen wird. Die Verspannung durch Seile 314 kann daher entfallen. Weiter sind die Bügel 39' und 310' sowohl mit den Seilen 32 als auch mit den Seilen 34 durch Klemmen 311 verbunden und nur in der Mitte nach innen gewölbt. Die Wir kungsweise dieser Einrichtung ist die gleiche wie oben beschrieben.
Die Fig. 13 zeigt schematisch zwei aneinander stossende Abschnitte eines erfindungsgemässen Si- cherheitsverbaues unter Verwendung einer Bügel konstruktion nach der Ausführungsform gemäss Fig. 12. In dieser Figur ist ein etwa alle 250 m zu ver wendendes geteiltes Abspannfundament gezeigt.
Während die Seile des linken Streckenabschnittes im Fundamentteil 316 verankert sind, ist der rechte Streckenabschnitt an den getrennten Fundamentteil 317 angeschlossen. Die den Fundamenten benach barten Tragbügel sind mittig durch Zusatzabspannun- gen 318 bzw. 318' an den beiden Fundamentteilen befestigt. Die Trennung des Fundaments hat den Vorteil, dass nach einem erfolgten schweren Auffahr vorgang lediglich jeweils ein Streckenabschnitt beein flusst wird.
Im Bereich der Endfundamente kann das Fangelement durch einen aus Gitter und Drahtseil allein bestehenden Einhängeabschnitt <B>319</B> ergänzt werden.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 14 ist einseitig wirkend und besitzt wieder ein Maschengitter 41 so wie Seile 42, 43 und 44, wobei die oberen Seile 44 mittels Klemmen 411 an einem Bügel 420 gehalten sind. An seiner unteren Seite besitzt der Bügel 420 ein aufgeschweisstes Flacheisen 421, das mit einem Schlitz 422 versehen ist. Der Bügel 420 ist in ein Rohr 423 gesteckt, das sich in einem mit einer Boh rung versehenen Flacheisen 424 fortsetzt. Durch den Schlitz 422 und die Bohrung des Flacheisens 424 ist ein Steckbolzen 426 gesteckt, der den gesamten Rah men an einem Fundament 427 festhält.
An die unte ren Seile 42 sind mittels Verbindungsseilen 45 wieder Heringe 46 angeschlossen.
Bei einem schweren Auffahrvorgang in Umge bung einer Bügelabstützung führt der Bügel 420 eine reine Translation zu einer durch den Bolzen 426 er zwungenen Drehachse hin aus. Nach Durchlaufen eines konstruktiv vorausbestimmbaren Eindrück- weges wird über die schräge Fläche des Flacheisens 421 der Bolzen 426 angehoben und der gesamte Bü gel vom Fundament 427 gelöst. Ein Auffahrvorgang mit Stoss auf die verankerte Bügelkonstruktion ist da mit ausgeschlossen.
Die Bewegungsenergie des Fahr zeugs wird wieder an den Heringen in Formände- rungsarbeit umgesetzt, der kleine Reibungsbeiwert des Gitters erzwingt das Eindrehen des aufgefahrenen Fahrzeugs in die Gitterebene.
Wird ein gekrümmter Strassenabschnitt zum Ver- bau vorgesehen, so kann durch Steckbolzen 428 der Relativweg zwischen Rohr 423 und Bügel 420, die mit Schlitzen versehen werden, begrenzt sein.