CN103958777A - 交通工具阻拦系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于使离开跑道的汽车的超限运行停止的阻拦围栏，包括：至少两个可枢转杆，每个杆包括沿着杆或在其基部处的枢转点；至少一个缆线，其在至少两个杆之间延伸；和网或围栏的至少一部分，其安装在杆之间且由至少一个缆线支撑。

Description

交通工具阻拦系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年11月23日提交的题为“Vehicle Catch Fence”的美国临时申请序列号No.61/563343和2012年10月8日提交的题为“Vehicle Catch Systems and Methods”的美国序列号No.13/647070的权益，上述两个申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的实施方式整体涉及用于以加速速度离开道路、公路、轨道、站台或表面的交通工具的阻拦系统。例如，阻拦系统和方法可以用在跑道上，以帮助防止汽车碰撞对汽车驾驶员以及在赛道处的观众变得更加危险。阻拦系统与硬的围墙相比可以用以更安全地使交通工具的运动减速，同时还防止汽车继续其到看台或赛场中的行进过程。附加地或替代地，阻拦系统和方法可以用在任何赛车运动设施、摩托车越野赛边线、摩托车或汽车演示、马戏团边线、船或其他水上技能竞赛或演示、公路、或当快速运动或以其它方式机动化的交通工具可能变成危险射体时的任何其它情况。

背景技术

需要顺应跑道的围栏。近些年，致命的冲撞，尤其对于印地赛车驾驶员来说，使得这种需要成为重心。当前，跑道墙壁由水泥制造，其不能缓冲或吸收运动物体的任何动能。在跑道墙壁上方立起的围栏和围栏柱类似地是非挠性的。因此，本发明人试图开发能量吸收围栏。

能量吸收障碍物已在机场跑道中使用，并且这些障碍物被设计成阻止超越跑道的飞机，但以在不伤害乘客和工作人员的同时使交通工具的运动安全地停止的方式完成。飞机和其它交通工具停止系统的例子在受让人的许多专利和专利申请中描述，包括美国专利Nos.6726400；6971817；7261490；7467909；7597502；7837409；8007198；8021074；8021075；8224507和美国专利申请Nos.2008/0014019；2011/0020062；和2011/0177933。例如，除被设计成阻止超限的飞机的系统之外，也已考虑其它能量吸收墙壁用在公路情况中，以便不仅阻止汽车以危险速度离开公路，还以不伤害到其乘员的方式阻止汽车。但是，需要对阻拦围栏的进一步改进，尤其针对高速碰撞，诸如在高速车道或跑道处发生的高速碰撞。

发明内容

因此，这里描述的本发明的实施方式提供在赛车运动设施和关注交通工具射体安全的其它场地处使用的交通工具阻拦围栏系统和方法。它们总的意图是代替刚性围栏来使用，刚性围栏被普遍地安装以制止飞在空中的赛车或其它交通工具并且防止它们离开跑道和危及围栏后方的观众。当前的围栏由于其刚性和在汽车撞击围栏材料时对汽车造成严重损害的趋势而对驾驶员是危险的。

这里描述的实施方式中的一些将刚性杆和其它非变形(unforgiving)材料从跑道的外边缘向后移，因此在汽车碰到任何固定物体之前提供一些缓冲和阻拦效果。阻拦系统可以以各种角度设计，它们可以被安装在多个区段中，它们可以被设计成阻拦并缓冲多辆汽车或交通工具，并且可以具有以下描述的各种其它特征。总的意图是开发一种顺应的围栏系统，其在汽车飞在空中并且离开轨道的意外事件中提供对驾驶员和汽车的更好保护。

附图说明

图1示出第一阻拦围栏实施方式的示意图。

图2-4图示C形围栏阻拦围栏实施方式。

图5-9图示片簧阻拦围栏实施方式。

图10-11图示替代的阻拦网实施方式。

图12-13图示替代的缆线安装件。

图14图示枕式弹簧安装构思。

图15图示液压反作用的枢转杆系统。

图16图示网/围栏到SAFER障碍物的附接。

图17图示大织物制动构思。

图18图示具有片簧能量吸收器的枢转顶杆区段。

图19图示大型可塌缩气囊。

具体实施方式

本发明的实施方式提供用于阻拦围栏系统和方法的各种实施方式。虽然这里描述的实施方式可以用在各种场地中，但为了便于说明，这些实施方式结合跑道进行描述。但是，应当理解，这里描述的阻拦系统和方法可以用在当机动交通工具需要安全且有效地停止时的任何其它情况中。

在一种实施方式中，围栏杆被从跑道的边缘向后移，并且它们支撑阻拦网和能量吸收器以吸收离开跑道并飞在空中的汽车的能量。图1中示出这种系统的例子。该围栏被设计成以倾斜角度接合。其能够接合多辆汽车，这是必要的，因为汽车通常由于单次碰撞中的多辆汽车接触而飞在空中。围栏被设计成安装在暂时彼此(并排)连接的多个区段中，使得一个接合的区段将吸收能量，而邻近的区段(或多个区段)保持就位并准备阻拦其它汽车。

在图1所示的实施方式中，网区段被分离C形夹分隔，C形夹允许一个区段从其邻接的区段脱离，使得仅利用需要的区段。围栏还使用枢转滑轮，其具有安装在地面上的摩擦制动系统。后滑轮上的摩擦制动尤其允许缓和冲击并且能够根据需要放出缆线。顶滑轮可以旋转以在最需要缆线的位置引导缆线。阻拦网被滑轮紧固。在所示附图中，网被设计为具有尼龙带的尼龙网，但应当理解，任何合适的网材料都可以使用，只要其包含足够强度特性。已示出网可以为30-40英尺高，但应当理解，更低的围栏在实践中可能更实际，并且如此，围栏可以替代地为高达20英尺。辅助安全钢网阻拦围栏被提供作为备用障碍物，以防止碎片进入观众就座区域。与被设计用于较低速度和较长拦停距离(runout)的传统道路障碍物相比，该系统被设计用于高速、短拦停距离。期望的是，对所利用的围栏区段的修复能够快速进行(例如，在大约20至30分钟并且可能更少的时间内)，以允许比赛在阻拦意外之后继续。

在对这种围栏设计的改进中，进一步的考虑在于构建更简单的围栏，这可以使得其更易于被产业接受以及更易于安装在特定场地处。附加地，虽然尤其关注安全，还期望的是不限制观众视线(如果可能的话)。每个轨道处在现有轨道墙壁和正面看台之间可用的空间也是不同的，因此期望的是，阻拦方案是模块化且可调节的。另外，在意外之后的快速系统重置是附加的重要考虑。虽然不希望限制为以下数据，以下表格提供在典型的跑道碰撞中涉及的力的预估大小并且指示阻拦系统被设计为限制的力量。(注意，这些是直线冲击所涉及的能量，并且可以被认为是最糟糕的情形。)以下示出待制止且由此围绕设计的力的大小。

表1.跑道碰撞力数据

C形围栏.阻拦围栏系统和方法的另一实施方式被称为C形围栏，并且在图2-4中示出。C形围栏构思涉及“C”形杆，“C”形杆在其底部处在枢转接头处连接至现有跑道墙壁的后部。杆的顶部在冲击过程中自由枢转远离跑道。每个杆在底部接头处连接至大的扭力弹簧或液压缸，以消散能量。主缆线悬置在竖直缆线上的杆之间，竖直缆线在每个“C形”杆的顶部和底部之间延伸。更小网格的碎片围栏可以沿着“C形”框架的后侧安装，或者其可以在“C形”开口处与主缆线出口成一体。

C形围栏的优点包括跑道处的混凝土墙壁是要构建的一致特征，因此其为稳定方案。C形围栏还不占据有价值的地产，并且考虑到具有潜在的简单、廉价的结构。C形围栏还能够在不对设施进行大结构改变的情况下安装，并且其在冲击区域没有杆。

片簧.另一实施方式是图5-9中示出的片簧围栏。片簧构思涉及一种“重新安装”并使围栏系统的主安全缆线从现有支撑杆悬下的简单方式。不希望受到任何理论限制，相信通过使支撑缆线从杆移开一些距离，就能够在汽车的驾驶员侧接触阻拦围栏的情况中在杆前方形成更大间隙。“U”形支架(根据使用的杆类型，其可以是方形或圆形)安装至现有的立柱，并且其又用以安装片簧组件。片簧组件经由在其端部处的滑动连接限制缆线，使得在碰撞的事件中，片簧将挠曲，同时沿着缆线的长度移动。主安全缆线将经由简单的“U”形支架间隔，“U”形支架也将片簧的端部连结在一起。片簧可以被制成直的并且以角度安装至杆，或者它们可以被制成“S”形并且如图5所示平行于跑道墙壁安装。图6图示片簧构思的侧视图。图7-9图示片簧构思的另外的视图并且示出片簧连接至杆的细节。

片簧构思的潜在优点在于其提供相对简单且精妙的设计，其为可改型的，其能够以低成本实施，其能够被设计为自复位，其要求对现有基础设施进行微小改变使得其能够与现有围栏部件一起工作。

阻拦网.另一实施方式提供对上面示出的第一实施方式的阻拦网变型，但其提供一种更大、分段更少的系统，该系统解决了与第一实施方式有关的一些问题(诸如网复杂性、确定网区段之间发生了什么、柱一体化以及拦停距离问题)。图10-11中示出阻拦网的例子。替代将要求区段之间的接头的分段网，阻拦网实施方式沿着跑道曲线的整个长度安装，如图10所示。主水平安全缆线在每个曲杆处通过竖直缆线支撑。一旦缆线延伸经过覆盖的安全区域，它们的路径在一起并在每个端部处终止于能量吸收器。竖直缆线在底部处刚性地锚固至跑道安全墙壁的后部，并且其路径经过在顶部处的滑轮，接着到位于杆的基部处的能量吸收器。更小网格的碎片围栏可以一体地形成于水平缆线和竖直缆线中，或者其可以沿着弯曲的支撑柱安装在后部处。

在碰撞事件过程中，阻拦网系统将挠曲并且像织网那样作用，在冲击部位处变形最大。在主水平缆线的每个端部处的能量吸收器可以是织物制动器，允许在碰撞事件中容易替换，但可以使用任何适当形式的能量吸收器。例如，根据要求的能量吸收器能力，竖直缆线上的能量吸收器可以是更小的织物制动器或TZC单元。在任一情况中，竖直能量吸收器的替换也可以容易进行。此外，在主水平缆线中可以具有足够的挠曲，使得在每个端部处可以不要求能量吸收器(如果真会发生的话)。

这种阻拦网设计的一些益处在于其提供相对简单的结构。缆线、滑轮和连接点不像最初的第一实施方式提供的那样多。该方案还通过使用织物制动器或TZC(过渡区域控制)单元来发挥开发者的核心竞争力。缆线系统像织网那样起作用，在冲击附近挠曲最大，但该系统还沿着曲线在多个点处“有效”，使得来自多辆汽车的冲击可以被吸收。不需要任何“机构”或附加单元。阻拦网设计还允许针对不同跑道和汽车尺寸的内置可变性。系统可以被安装至SAFER障碍物的后部，或者安装至混凝土保持墙壁，或者安装至这两者。(应当理解，在替代实施方式中，系统不必安装至SAFER障碍物，这可以使墙壁至杆距离最小。)(“SAFER”表示“钢和泡沫能量减少”，这种墙壁沿着车辆跑道的曲线安装并且意图吸收并减少在意外冲击过程中的动能，并由此减轻驾驶员承受的伤害)。该网还易于在事件之间重置—所需要的全部就是替换能量吸收器包或TZC单元，加上网修复(如果需要的话)。

在替代变型中，可能的是，仅底部的四个或五个水平缆线附接至能量吸收器。附加地，水平缆线的延展性可能被用作能量吸收器。还可以调整该方案使得其也能够安装在跑道的直区段上(如果也希望的话)。

替代的缆线安装件.第五实施方式是一种替代的缆线安装件。替代的缆线安装件构思是连接并对准系统的水平安全缆线的替代方法。其提供一种间隔并保持水平缆线的方法，这在每个缆线和安装点之间提供更大间隙的空间。该设计的一个益处是缆线能够被多少保持远离其安装结构，允许缆线之间的空间用于汽车或驾驶员在意外事件中经过。

如图13中所示，成角度的杆紧固一系列卷曲或成形的板或弹簧，该一系列卷曲或成形的板或弹簧通过螺栓连接在一起以用作缆线间隔器，同时在底部处通过螺栓连接至地面或壁锚固件。弹簧的目的是支撑主水平缆线并且在汽车撞击围栏的事件中在其间提供间隙。在成角度的杆和弹簧之间提供的缆线还防止有人站在弹簧和杆之间。

枕式弹簧安装构思.上面的替代的缆线安装件的另一替代是枕式弹簧安装构思。枕式弹簧安装构思提供一种用于将缆线保持远离支撑柱一距离的顺应安装件。图14中示出例子。附图示出卷曲板可以用作枕式弹簧。在弹簧的外侧上的U螺栓提供缆线引导件。这种设计的益处之一是减少在水平构件之间的冲击区域。

液压反作用的枢转杆系统.另一实施方式是图15中所示的液压反作用的枢转杆系统。这是涉及使用杆来吸收离开跑道的汽车的能量的构思。杆在地面上方一些高度处安装在枢转接头上。该高度可以基于跑道状况或其它安全测试或要求来确定。杆的底端(其可以在地下)要克服具有极高压力大小的液压缸枢转。活塞杆可以通过杆的底端压下，并且系统中的流体被压缩以吸收阻止能量。用于这种系统的硬件可以安装在地面上方或下方。

将网/围栏附接至SAFER障碍物构思.该构思提供网的一种替代安装取向，涉及将安全网/围栏系统的底边缘安装至SAFER障碍物的内侧顶边缘。图16中示出例子。在大多数情况中，SAFER障碍物包括以嵌入安装焊接在一起、用带捆绑就位至现有混凝土保持墙壁的结构钢管。(在这些管后面是布置在障碍物和墙壁之间的闭孔聚苯乙烯泡沫束。该设计基于的理论是障碍物吸收当赛车与墙壁接触时释放的动能的一部分并且使能量沿着墙壁的较长部分消散，减少对汽车和驾驶员的冲击能量，并且防止汽车推进回到赛道表面上的交通。)将网安装至SAFER障碍物的内侧顶边缘的目的是“借用”现有SAFER障碍物的能量吸收能力中的一些并且将其用于消散汽车撞击上述围栏的能量。这也将通过以围栏的较低边缘包围问题区域来解决汽车离开跑道且被困在SAFER障碍物后面的缺口中的潜在问题。将网安装在该位置处的附加益处是可以通过包括泡沫仓和墙壁上方的空间作为围栏系统拦停距离的一部分，可以给该系统增加额外的三英尺(大约)拦停距离。

大型织物制动构思.在该构思中，大型水平织物制动器在顶部处固定至杆结构，并且在底部处固定至混凝土墙壁或SAFER障碍物。图17中示出例子。该实施方式中的网或围栏材料与织物制动器的“撕裂”侧一体地制成，使得如果汽车离开跑道并且接触网，织物制动器将在顶部和底部处剪切以吸收冲击能量。由于制造限制，系统可能需要以区段制成，并且网应当使用任何合适的系统或方法在网边界处紧固地固定到彼此。系统在冲击之后将易于重置，因为整个损坏的区段可以被移除并且在相对短的时间段内用新的替换。

具有片簧能量吸收器的枢转顶杆区段构思.具有片簧的枢转顶杆构思通过提供杆的枢转或挠曲顶部来吸收杆结构中的能量。如图18中所示，在一种实施方式中，两部分杆被制造有枢转接头，其允许顶部相对于固定底部枢转(或挠曲)。网或围栏刚性地固定在杆的顶部可动部分和在下面的固定混凝土墙壁之间。片簧可以被锚固在底部，并且能够接触顶部，使得随着网偏转以吸收碰撞能量，杆的顶部枢转并且向下偏转。片簧接着将向杆的顶部施加力，吸收碰撞能量，并且辅助使系统返回直立位置。

大型可塌缩气囊构思.对于在其后面不具有观众看台的大阻拦围栏区域的跑道安装，可以使用大型可塌缩气囊来缓冲离开跑道的汽车的冲击。大型快速放气气囊可以安装在SAFER障碍物上方，其具有在冲击时冲开并吸收撞击囊的汽车的能量的翻盖。图19中示出这种构造(在气囊展开之前)的一个例子。这些气囊可以类似于在电影产业中用以缓冲特技演员落下的气囊。囊的大的竖直表面面积也可以提供用于赞助商作广告的理想地点。

虽然上面描述并提供了多种实施方式，应当理解，可以设计被考虑在本发明范围内的其它选择。例如：

可以对上面记载且在附图中示出的结构和方法做出改变和变型、添加和删除，而不背离本发明和权利要求书的范围或精神。

Claims (11)

1.一种用于使离开跑道的汽车的超限运行停止的阻拦围栏，包括：

(a)至少两个可枢转杆，每个杆包括沿着杆或在其基部处的枢转点；

(b)至少一个缆线，其在所述至少两个杆之间延伸；和

(c)网或围栏的至少一部分，其安装在杆之间且由所述至少一个缆线支撑。

2.根据权利要求1所述的阻拦围栏，其中，可枢转杆是C形的。

3.根据权利要求1所述的阻拦围栏，其中，枢转是通过定位在每个枢转点接头处的扭力弹簧或液压缸设置在杆的基部处的。

4.根据权利要求1所述的阻拦围栏，其中，所述至少一个缆线经由片簧安装至杆。

5.根据权利要求1所述的阻拦围栏，其中，枢转点沿着杆主体，仅允许杆的顶部挠曲。

6.一种用于使离开跑道的汽车的超限运行停止的阻拦围栏，包括：

(a)至少两个成角度的杆；和

(b)在所述至少两个杆之间延伸的多个缆线，缆线经由紧固在一起且从杆上部延伸至地面锚固件的前向定位的卷曲板支撑，使得缆线在板之间收紧。

7.根据权利要求6所述的阻拦围栏，其中，卷曲板包括枕式弹簧。

8.一种用于使离开跑道的汽车的超限运行停止的阻拦围栏，包括：

(a)至少两个曲杆；和

(b)从每个杆的顶部延伸并紧固至钢和泡沫能量减少(SAFER)障碍物的网或围栏的至少一部分。

9.根据权利要求8所述的阻拦围栏，其中，网或围栏包括织物制动器。

10.根据权利要求8所述的阻拦围栏，还包括定位在SAFER障碍物上方的大型可塌缩气囊。

11.一种用于使离开跑道的汽车的超限运行停止的阻拦围栏，包括：

(a)弯曲或直的主支撑杆；

(b)主水平缆线，所述主水平缆线在其端部处终止在一起或连接至能量吸收器；和

(c)在每个杆处的竖直支撑缆线，所述竖直支撑缆线在其底部处紧固至墙壁或紧固至钢和泡沫能量减少(SAFER)障碍物、路径经过在每个杆的顶部处的一个或多个滑轮、向下至在每个杆的基部处的能量吸收器；和

(d)水平缆线和竖直缆线，所述水平缆线和竖直缆线在它们相交的位置固定在一起；和

(e)固定至水平缆线和竖直缆线的一体的网格的碎片围栏。