CN106320226B - 一种公路可导向防撞垫 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种公路可导向防撞垫，包括多个竖直设置且框面均与碰撞方向线垂直的可滑动框架、设置于相邻可滑动框架之间的吸能部件、沿碰撞方向设置于所述可滑动框架左右两侧的波形护板、以及沿碰撞方向设置于可导向防撞垫末端的固定端；所述可滑动框架通过钢丝绳相互串联，所述固定端与地面或混凝土垫固定连接，多块波形护板沿碰撞方向首尾搭接，所述吸能部件包括两个分别与相邻可滑动框架平行固定连接的端板以及固定设置于所述端板间的多个侧板，所述侧板竖直设置且与端板垂直；当车辆与防撞垫发生碰撞时，所述侧板发生半波式变形。所述可导向防撞垫结构简单、不易散架且吸能效果好，可对高速碰撞的车辆起到保护和导向作用。

Description

一种公路可导向防撞垫
技术领域
本发明涉及道路交通安全设施领域，具体地，涉及一种公路可导向防撞垫。
背景技术
随着我国高速公路交通事业的迅速发展，人们对交通安全也越来越重视，一些交通安全用品逐渐得到应用，可导向防撞垫就是其中一种应用较为广泛的产品，它主要通过内部吸能结构的压溃来吸收车辆动能，为车辆碰撞提供缓冲的空间和时间，从而达到减轻司乘人员因受外力冲击而产生的伤害。
目前，我国对可导向防撞垫的设计要求均出自新出台的法规《公路护栏安全性能评价标准》JTG B05-01-2013。由于国内现有防撞垫的防护等级都较低，碰撞时速最高不超过60km/h，即使是部分质量较好的防撞垫的碰撞时速也只能达到80km/h，而随着高速公路的设计时速以及法规对防撞垫设计要求的不断提高，现有的产品已经无法满足安全防护的需要，因此，设计可防护更高碰撞速度的可导向防撞垫，已成为本领域技术人员亟待解决的问题。
中国专利CN201410489870公开了一种公路可导向蜂网状吸能防撞垫，其技术要点是在前端导向吸能桶与后支撑座之间设置有多组蜂网状吸能组件，相邻的蜂网状新组建的前、后端之间通过连接支架连接，在每个连接支架上各设有左、右两个导杆通孔，两根横置的L形导杆分别穿过每个连接支架的左、右导杆通孔将各连接支架串联起来，所述L形导杆的前端竖直边预埋于地下，后端固定于后支撑座上，所述连接支架的侧面固定有多组波形护栏导向板，所述前端导向吸能桶的两侧面与前端连接支架的侧面固接，所述后支撑座与后端连接支架固接，后支撑座的底脚预埋于地下。该发明具有较好的防撞吸能效果，且拆卸维修方便快捷，但由于蜂网状吸能组件的结构较为复杂，生产难度大，被破坏的难度也增大，反而不适用于对高速行驶的车辆进行有效防护，可能会对车辆本身造成损坏。
中国专利CN201420195045公开了一种管式可导向防撞垫，其包括鼻件、吸能管、骨架、导向板、导轨、滑板、支撑架和锚固件，吸能管与股价连接并多组纵向排列，鼻件与前端骨架连接，骨架均通过滑板与导轨相连，滑板可沿导轨纵向滑动，导轨置于管式可导向防撞垫底部，并锚固于地面上，支撑架置于管式可导向防撞垫后部，与后端骨架连接，并锚固于地面上，导向板置于管式可导向防撞垫两侧，并与骨架连接；当与失控车辆发生碰撞时，导向板对车辆进行导向，骨架沿着导轨滑动，鼻件和吸能管发生压缩变形，吸收碰撞能量，减轻乘员伤害程度。该发明使用吸能管作为能量吸收装置，存在结构不稳定、变形后吸能效果差的缺点，不能对高速行驶的车辆进行有效防护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于对碰撞车辆进行防护的可导向防撞垫，以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种公路可导向防撞垫，包括多个竖直设置且框面均与碰撞方向线垂直的可滑动框架、设置于相邻可滑动框架之间的吸能部件、沿碰撞方向设置于所述可滑动框架左右两侧的波形护板、以及沿碰撞方向设置于可导向防撞垫末端的固定端，所述固定端与地面或混凝土垫固定连接；
所述可滑动框架通过钢丝绳相互串联，使所述可滑动框架在受到车辆碰撞时能沿着所述钢丝绳的长度方向向所述固定端滑动；
多块波形护板沿碰撞方向首尾搭接，且使其波长方向竖直设置，所述波形护板在其凹谷处开有长度方向与碰撞方向一致的导向槽，在所述导向槽内设置有用于连接所述波形护板和可滑动框架的可滑动螺栓；
所述吸能部件包括两个分别与相邻可滑动框架平行固定连接的端板以及固定设置于所述端板之间的多个侧板，所述侧板竖直设置且与端板垂直；当车辆与防撞垫发生碰撞时，所述侧板发生半波式变形，且各侧板间以及侧板与所述波形护板间的距离设置为满足变形所需的空间大小。
所述吸能部件的结构根据半波变形模式设计(板变形时的形状与其本身的形状和边界的约束形式有关，半波变形要求侧板平直且其边界为双侧约束)，竖直设置的侧板结构在承受纵向撞击力时产生的半波变形近似对称。需要特别指出的是：本发明中的半波式变形是指单个吸能盒在受撞击时，吸能盒两侧侧板的初始屈曲形态，恰好是侧板屈服时的半个波形。当多个吸能盒按照本发明的方式叠加在一起的时候，由于碰撞力能够有效地从一个吸能盒传播到另一个吸能盒，且头一个吸能盒的变形模式不会影响后一个吸能盒发生同样形式的变形，因此，从整体来看，本发明将会出现波浪式变形的特征，且每个波浪基本相同；而现有技术中的吸能管/梁、蜂网状吸能组件则因为头一个变形模式对后一个变形模式的重要影响，即使偶然形成波浪，也将很快衰减，不能形成每个波浪基本相同的波浪式变形的特征。
半波主要体现在当吸能盒侧板的长度、厚度以及两端所受约束一定时，单个侧板受到碰撞力作用发生初始失稳(屈曲)时，刚好能够形成一个半波。这里的碰撞力是沿薄板纵向施加的力，而普通的弯曲变形是在薄板两端施加弯矩的情况下，使薄板发生弯曲变形，虽然普通的弯曲变形也能形成类似半波的变形模式，但它与本发明形成半波的受力情况不同。
当车辆与防撞垫发生碰撞时，所述吸能部件的侧板的初始屈曲呈半波形状，且在端板的约束作用下，侧板的中部继续向结构中心线方向相对屈曲，之后侧板的变形特性进入力学特性平稳的阶段，所述侧板的屈曲程度进一步加大。随着撞击力的传递，所述吸能部件以半波式依次压溃的方式不断吸收碰撞能量，同时保持吸能部件在变形过程中不与波形护板间发生碰触，为侧板的变形提供了充足空间，充分吸收车辆的碰撞动能。
优选地，所述吸能部件的水平截面为Ⅱ字型、Ⅲ字型、口字型、日字型、目字型中的一种或多种。
所述Ⅱ字型吸能部件包括两个端板和两个侧板，且所述端板的边界超出其与所述侧板的连接位置；所述Ⅲ字型吸能部件包括两个端板和三个侧板，且所述端板的边界超出其与所述侧板的连接位置；所述口字型吸能部件包括两个端板和两个侧板，且所述端板和所述侧板首尾相连；所述日字型吸能部件包括两个端板和三个侧板，所述端板和其中两个侧板首尾相连，另一个侧板连接两个端板的中间位置；所述目字型吸能部件包括两个端板和四个侧板，四个侧板间隔均匀地设置于所述端板之间，且设置于外侧的两个侧板与两个端板首尾相连。
优选地，所述波形护板为双波式护板。当失控车辆从侧面撞击防撞垫时，所述波形护板可对车辆起到导向作用，导正车辆的行驶方向，而当失控车辆从正面撞击防撞垫时，所述波形护板沿着导向槽依次向前滑动，有利于增大防撞垫的结构稳定性，减轻其发生整体折弯的几率和程度，有利于对动能进行传递和吸收。
优选地，所述固定端的底部通过地脚螺栓锚固。
优选地，所述钢丝绳的一端固定连接在所述固定端上，另一端通过螺栓与地面或混凝土垫锚固。
优选地，所述端板和侧板均为钢制薄板，且所述端板通过螺栓与所述可滑动框架固定连接，所述可滑动框架由槽钢焊接而成。由于吸能部件通过螺栓与可滑动框架连接，使得其在变形过程中，不会受到上一个吸能部件半波变形的干扰影响。
优选地，所述可滑动框架的宽度保持一致。
优选地，所述可滑动框架的宽度沿车辆碰撞方向不断增大。
优选地，沿碰撞方向设置于所述可滑动框架左右两侧的波形护板间的夹角不超过20°。
当夹角大于20°时，失控车辆会出现绊阻以及不能在安全区域内驶出等现象，或者其质心处的加速度过大；当夹角小于或等于20°时，所述可导向防撞垫能对失控车辆起到较好的导向作用，未出现车辆绊阻现象且质心处的加速度均在法规规定范围内，且碰撞后的车辆能在规定的安全区域内驶出；因此，夹角不超过20°的可导向防撞垫对车辆的防护效果最为理想。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：所述可导向防撞垫结构简单且不易散架，使用方便且适用于各类交通安全防护场合，其通过设置半波式变形的吸能部件并使吸能部件具有充足的变形空间，大大提高了防撞垫的吸能效果，节省了制造材料，降低了生产难度，并可对碰撞时速为50～120km/h的车辆起到保护和导向作用，提高了防撞垫的防护安全等级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明中吸能部件的半波式变形的示意图；
图2是本发明的一种实施例的结构示意图(Ⅱ字型和日字型吸能部件)；
图3是图1所示实施例中可滑动框架的结构示意图；
图4是图1所示实施例中波形护板的结构示意图；
图5是图1所示实施例中Ⅱ字型吸能部件的结构示意图；
图6是图1所示实施例中日字型吸能部件的结构示意图；
图7是本发明的一种实施例的结构示意图(全Ⅱ字型吸能部件)；
图8是本发明的一种实施例的结构示意图(全日字型吸能部件)；
图9是本发明的一种实施例的结构示意图(可滑动框架的宽度逐渐递增)；
图中：01混凝土垫，1可滑动框架，2吸能部件，3波形护板，导向槽31，4固定端，5钢丝绳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图2，一种公路可导向防撞垫，包括多个竖直设置且框面均与碰撞方向线垂直的可滑动框架1、设置于相邻可滑动框架1之间的吸能部件2、沿碰撞方向设置于所述可滑动框架1左右两侧的波形护板3、以及沿碰撞方向设置于可导向防撞垫末端的固定端4，所述固定端4与地面或混凝土垫01固定连接。
继续参见图3，所述可滑动框架1通过钢丝绳5相互串联，且在所述可滑动框架1的底部开有用于所述钢丝绳5穿过的导向孔，使所述可滑动框架1在受到车辆碰撞时能沿着所述钢丝绳5的长度方向向所述固定端4滑动；所述钢丝绳5的一端通过螺栓与混凝土垫01锚固，另一端则固定连接在所述固定端4上，且所述固定端4的底部通过地脚螺栓与混凝土垫01锚固。
继续参见图4，所述波形护板3为双波式护板，且多块波形护板沿碰撞方向首尾搭接并使其波长方向竖直设置，所述波形护板3在其凹谷处开有长度方向与碰撞方向一致的导向槽31，在所述导向槽31内设置有用于连接所述波形护板3和可滑动框架1的可滑动螺栓，使所述波形护板3能沿着所述导向槽31依次向前滑动，增大可导向防撞垫的结构稳定性。
继续参见图5和图6，所述吸能部件2包括两个分别与相邻可滑动框架1平行固定连接的端板以及固定设置于所述端板之间的多个侧板，所述侧板竖直设置且与端板垂直；当车辆与防撞垫发生碰撞时，所述侧板发生半波式变形，且各侧板间以及侧板与所述波形护板3间的距离设置为满足变形所需的空间大小。
在本实施例中，所述可滑动框架1由槽钢焊接而成，且各可滑动框架的宽度保持一致。
在本实施例中，所述吸能部件2的端板和侧板均为钢制薄板，且所述端板通过螺栓与所述可滑动框架1固定连接。
所述吸能部件2的结构根据半波变形模式设计，具有较好的结构稳定性和能量吸收效果，且所述吸能部件2通过螺栓与所述可滑动框架1固定连接，使得其在半波变形过程中不会受到上一个吸能部件半波变形的干扰影响。参见图1，当车辆与防撞垫发生碰撞时(箭头为车辆撞击方向)，所述吸能部件2的侧板的初始屈曲呈半波形状，即所述侧板在冲击力的作用下由原来的直壁薄板变成了半波形状的波纹板，且在端板的约束作用下，侧板的中部继续向结构中心线方向屈曲，之后侧板的变形特性进入力学特性平稳的阶段，所述侧板的屈曲程度进一步加大。随着撞击力的传递，所述吸能部件2以半波式依次压溃的方式不断吸收碰撞能量，同时保持吸能部件2在变形过程中不与波形护板3间发生碰触，为侧板的变形提供了充足空间，充分吸收车辆的碰撞动能。
在本实施例中，所述可导向防撞垫共包括五个Ⅱ字型吸能部件和六个日字型吸能部件，且沿着车辆的碰撞方向先设置Ⅱ字型吸能部件而后设置日字型吸能部件，该组合方式可满足120km/h碰撞车速下的安全系数要求。
还可以通过调整所述吸能部件的数量和组合方式以及所述可滑动框架的宽度得到不同的实施例：
参见图7，一种公路可导向防撞垫，仅包括横截面为Ⅱ字型的吸能部件，而其余结构均与实施例1保持一致。
参见图8，一种公路可导向防撞垫，仅包括横截面为日字型的吸能部件，而其余结构均与实施例1保持一致。
参见图9，一种公路可导向防撞垫，其可滑动框架1的宽度沿车辆碰撞方向不断增大，沿碰撞方向设置于可滑动框架1左右两侧的波形护板间的夹角不超过20°，而其余结构均与实施例1保持一致；调节夹角的大小，使可导向防撞垫适用于不同的防护场所。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。在本发明的精神和原则之内，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种公路可导向防撞垫，其特征在于，包括多个竖直设置且框面均与碰撞方向线垂直的可滑动框架(1)、设置于相邻可滑动框架(1)之间的吸能部件(2)、沿碰撞方向设置于所述可滑动框架(1)左右两侧的波形护板(3)、以及沿碰撞方向设置于可导向防撞垫末端的固定端(4)，所述固定端(4)与地面或混凝土垫(01)固定连接；
所述可滑动框架(1)通过钢丝绳(5)相互串联，使所述可滑动框架(1)在受到车辆碰撞时能沿着所述钢丝绳(5)的长度方向向所述固定端(4)滑动；
多块波形护板沿碰撞方向首尾搭接，且使其波长方向竖直设置，所述波形护板(3)在其凹谷处开有长度方向与碰撞方向一致的导向槽(31)，在所述导向槽(31)内设置有用于连接所述波形护板(3)和可滑动框架(1)的可滑动螺栓；
所述吸能部件(2)包括两个分别与相邻可滑动框架(1)平行固定连接的端板以及固定设置于所述端板之间的多个侧板，所述侧板竖直设置且与端板垂直；当车辆与防撞垫发生碰撞时，所述侧板发生半波式变形，且各侧板间以及侧板与所述波形护板(3)间的距离设置为满足变形所需的空间大小。
2.根据权利要求1所述的公路可导向防撞垫，其特征在于，所述吸能部件(2)的水平截面为Ⅱ字型、Ⅲ字型、口字型、日字型、目字型中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的公路可导向防撞垫，其特征在于，所述波形护板(3)为双波式护板。
4.根据权利要求3所述的公路可导向防撞垫，其特征在于，所述固定端(4)的底部通过地脚螺栓锚固。
5.根据权利要求4所述的公路可导向防撞垫，其特征在于，所述钢丝绳(5)的一端固定连接在所述固定端(4)上，另一端通过螺栓与地面或混凝土垫(01)锚固。
6.根据权利要求5所述的公路可导向防撞垫，其特征在于，所述端板和侧板均为钢制薄板，且所述端板通过螺栓与所述可滑动框架(1)固定连接，所述可滑动框架(1)由槽钢焊接而成。
7.根据权利要求6所述的公路可导向防撞垫，其特征在于，所述可滑动框架(1)的宽度保持一致。
8.根据权利要求6所述的公路可导向防撞垫，其特征在于，所述可滑动框架(1)的宽度沿车辆碰撞方向不断增大。
9.根据权利要求8所述的公路可导向防撞垫，其特征在于，沿碰撞方向设置于所述可滑动框架(1)左右两侧的波形护板间的夹角不超过20°。
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