CN107761493B - 避险车道安全设施 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避险车道安全设施，包括：避险车道和可滑动的设置在避险车道上的减速装置；减速装置包括：面向主线车道一侧敞口的箱体、设置在箱体内的弹性缓冲体以及设置在箱体底部与避险车道的路面接触的摩擦体；避险车道至少包括：从主线车道一侧向外依次连接的第一减速段、第二减速段和第三减速段，且所述第一减速段、第二减速段和第三减速段与所述摩擦体的滑动摩擦系数依次增大。上述的避险车道安全设施，能够保证避险车道对车辆减速的效果，有效减少人员伤亡，降低工程造价。

Description

避险车道安全设施

技术领域

本发明涉及用于避险车道及其它失控车辆的控制技术领域，具体涉及一种避险车道安全设施。

背景技术

在长陡下坡路段设计时，需在行车道外侧增设供速度失控车辆驶离正线安全减速的专用车道，简称“避险车道”。传统避险车道采用豆砾石铺装，路面滚动阻力系数R约为0.25，而正常使用主线车道的沥青混凝土铺装路面滚动阻力系数R约为0.012，滚动阻力系数相差超过20倍，从沥青混凝土路面过渡到豆砾石路面，阻力变化太大，因减速太快会造成翻车或车停货不停，造成人员伤亡和货物损失。同时，目前的避险车道路面铺装常采用全断面制动车道或半断面制动车道铺装形式，其中，全断面制动车道便于车辆减速，但救援存在一定困难，而半断面制动车道铺装既设制动车道又设服务车道，克服了全断面制动车道的缺点，但从运营的实际情况看，该两种铺装形式均存在以下问题：

(1)由于地形限制，避险车道的长度和坡度达不到要求，避险车道的制动坡床无法使失控的车辆完全停止下来，车辆仍有部分冲出避险车道的尽头，甚至整车翻出去，造成人员伤亡；

(2)由于制动车道与服务车道铺设材料的不同，导致车辆的惯性力方向与车辆行驶方向不同，在减速时发生甩尾，造成货箱侧翻，威胁人身安全；

(3)避险车道上的铺设材料阻力太大，车辆减速又太快，货箱后面的货物由于巨大的惯性作用，仍向前冲向驾驶室，造成二次伤害。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明提出一种可以更加实用的避险车道铺装设施，达到减少人员伤亡的目的，降低工程造价。

为实现上述技术效果，本发明所采用的技术方案是：

一种避险车道安全设施，包括：连接在主线车道一侧的避险车道，还包括：可滑动的设置在避险车道上的减速装置，初始状态下所述减速装置位于避险车道的靠近主线车道的一侧，所述减速装置包括：面向主线车道一侧敞口的箱体、设置在箱体内的弹性缓冲体、设置在箱体底部与避险车道的路面接触的摩擦体以及设置在所述箱体底部的可升降滚动体，上升时，所述可升降滚动体可藏置于减速装置内，下降时，所述可升降滚动体可突出于摩擦体的下表面与路面接触；所述避险车道的路面做刻痕处理；所述避险车道与轮胎的滚动摩擦系数大于主线车道与轮胎的滚动摩擦系数，避险车道至少包括：从主线车道一侧向外依次连接的第一减速段、第二减速段和第三减速段，且所述第一减速段、第二减速段和第三减速段与所述摩擦体的滑动摩擦系数依次增大。

上述的避险车道安全设施，利用相同材料之间滚动摩擦力远小于滑动摩擦力的基本原理，将车轮与路面之间的滚动摩擦转化为摩擦体与路面的滑动摩擦，从而将车辆的动能逐步地转化为摩擦产生的热能，达到车辆减速的目的。当失控车辆进入避险车道时，车辆前端与减速装置箱体内的弹性缓冲体发生碰撞，弹性缓冲体产生变形将车辆的部分动能转化为弹性势能，同时克服箱体与路面间静摩擦力，推动箱体向前方移动，该过程将车辆的动能转化为箱体(减速装置)的动能，通过路面与箱体底部摩擦体的摩擦又转化为热能，进而车辆的速度得以降低，直至停止，达到使车辆停止的效果；将避险车道的路面分为摩擦系数递增的多级进行调整，使车辆的速度得以均匀减缓，避免了从沥青混凝土路面的主线车道过渡到豆砾石路面的避险车道时，阻力变化太大，导致翻车或车停货不停、造成人员伤亡和货物损失的情况，更加安全、实用，达到减少人员伤亡的目的。同时，本发明中的避险车道路面和常规路面相似，仅需在路面做刻痕处理增大摩擦系数即可，不需在路面铺设较厚的豆砾石和铺装材料，有效降低了工程造价。当减速装置使用之后离开初始位置，需要清理避险车道将减速装置还原到初始位置以备下次使用，进而通过在箱体的底部安装可升降滚动体，平时将可升降滚动体藏置于减速装置内，不影响减速装置的摩擦减速效果；将可升降滚动体向下伸出突出于摩擦体的下表面与路面接触之后，也很容易将箱体拖回避险车道入口端的初始位置，使用更加方便。

进一步地，所述可升降滚动体为至少设置在箱体底部四角的可升降球形滚珠。采用球形滚珠作为滚动体，结构简单，且上下的升降方便。

进一步地，所述减速装置还包括:配重体,所述配重体可拆卸，设置在箱体的顶部，且配重体的重量可调节。根据摩擦力＝摩擦系数*正压力的阻力公式，结合避险车道路面的摩擦系数，通过调整箱体顶部配重体的重量，可得到避险车道长度和车辆减速快慢合理性的最优解，使整个避险车道安全设施的设置更加合理、方便。

进一步地，所述配重体为一个或多个可拆卸设置在箱体顶部的配重块；通过分体设置的配重块完成配重体配重的调节，结构简单，使用方便。

进一步地，所述摩擦体为橡胶垫块；橡胶垫块耐磨性好，且与路面的摩擦系数较大，是较为理想且容易获得的摩擦体材料。

进一步地，所述橡胶垫块的厚度为15cm；通过充分的厚度保证有效的摩擦和散热，提高减速装置的使用寿命，保证减速装置减速的可靠性。

进一步地，所述弹性缓冲体为均匀排布在箱体内腔下部的轮胎；以轮胎作为防撞的弹性缓冲体，结构简单，且将废旧的轮胎重复利用，成本低，易于实施。

进一步地，所述箱体的两侧设置有固定轴，所述避险车道两侧的护栏上设置有沿其长度方向布置的滑槽，所述固定轴可滑动的设置在所述滑槽内；通过固定轴与滑槽的滑动配合，防止箱体在被车辆撞击、推行时翻倒，使用更安全。

进一步地，所述避险车道的远离主线车道的一端上设置有混凝土挡块；为避险车道设置防止车辆冲出车道的最终措施。

综上所述，本发明提供的避险车道安全设施，能够保证避险车道对车辆减速的效果，有效减少人员伤亡，降低工程造价。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例减速装置的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例减速装置的正视结构示意图；

图4为本发明实施例车辆驶入避险车道时的状态示意图；

图5为本发明实施例车辆驶入第一减速段时的状态示意图；

图6为本发明实施例车辆驶入第二减速段时的状态示意图；

图7为本发明实施例车辆驶入第三减速段时的状态示意图；

图8为本发明实施例车辆拉回避险车道入口时的状态示意图；

附图标记：100-避险车道安全设施、1-避险车道、11-第一减速段、12-第二减速段、13-第三减速段、14-混凝土挡块、15-护栏、2-减速装置、21-箱体、211-固定轴、22-弹性缓冲体、23-摩擦体、24-可升降滚动体、25-配重体、200-主线车道、300-车辆。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图3，本发明提供的避险车道安全设施100，包括：连接在主线车道200一侧的避险车道1以及可滑动的设置在避险车道1上的减速装置2，初始状态下减速装置2位于避险车道1的靠近主线车道200的一侧，其包括：面向主线车道200一侧敞口的箱体21、设置在箱体21内的弹性缓冲体22以及设置在箱体21底部与避险车道1的路面接触的摩擦体23；该避险车道1的路面与车辆300轮胎的滚动摩擦系数大于主线车道200与轮胎的滚动摩擦系数，并且，避险车道1至少包括：从主线车道200一侧向外依次连接的第一减速段11、第二减速段12和第三减速段13，该第一减速段11、第二减速段12和第三减速段13与摩擦体23的滑动摩擦系数依次增大，当然，相应减速段与车轮的滚动摩擦系数也会随着依次增大。

上述的避险车道安全设施100，利用相同材料之间滚动摩擦力远小于滑动摩擦力的基本原理，将车轮与路面之间的滚动摩擦通过减速装置2转化为摩擦体23与避险车道1路面的滑动摩擦，从而将车辆300的动能逐步地转化为摩擦产生的热能，达到车辆300减速的目的。具体的，参见图4至图7，当失控车辆300进入避险车道1时，首先高速驶入第一减速段11，车辆300前端与位于第一减速段11入口处的减速装置2箱体21内的弹性缓冲体22发生碰撞，弹性缓冲体22产生变形将车辆300的部分动能转化为弹性势能，同时克服箱体21与路面间的静摩擦力，推动箱体21向前方移动，该过程将车辆300的动能转化为箱体21(或者时整个减速装置2)的动能，通过路面与箱体21底部摩擦体23的摩擦又转化为热能，将车辆300的初始动能消耗掉，进而使车辆300的速度得以降低；车辆300减速通过第一减速段11之后，继续向前方移动进入第二减速段12，随着第一减速段11对摩擦体23摩擦力的增大，箱体2内的弹性缓冲体22继续被压缩，更多的动能被转化为弹性势能，并推动箱体2在第二减速段12上持续运动并耗能，减速效果较第一减速段11更快。对中小型车辆而言，一般经过前述的第一减速段11和第二减速段12的减速，车辆300已经可以停止了，但对于大型车辆而言，因其具备更加巨大的初始动能，经过第一减速段11和第二减速段12的摩擦耗能之后可能会仍然具有一定的速度，进而，在第二减速段12之后继续设置表面摩擦系数更高的第三减速段13，以对车辆300提供更大的摩擦力；此时，弹性缓冲体22将达到最大的压缩量，车辆300的前轮可能已进入箱体21内部，与箱体构成一体演变为滑动摩擦，车辆300的后轮仍为滚动摩擦，但前轮一起向前前进，动能将很快得以降低，直至停止；当然，视不同的使用环境，避险车道1的减速段的设置级数也可相应的增减，以符合设计要求、达到安全减速停车为准。

因为将避险车道1的路面分为摩擦系数递增的多级进行调整，使车辆300的速度得以均匀减缓，达到安全、平稳减速停止的效果，避免了从沥青混凝土路面的主线车道200过渡到豆砾石路面的传统避险车道时，阻力变化太大，导致翻车或车停货不停、造成人员伤亡和货物损失的情况，更加安全、实用，达到了减少人员伤亡的目的。同时，本发明中的避险车道1路面和常规路面相似，仅需通过在其路面做刻痕等表面处理手段，增大摩擦系数即可，各减速段摩擦系数的区别通过改变刻痕高度、宽度以及密度等手段来实现，不需在路面铺设较厚的豆砾石和铺装材料，有效降低了工程造价；尤其是当避险车道1为桥梁结构时，桥面铺装重量仅和常规接近，不需较厚的豆砾石和铺装材料，节省了桥梁上部结构和下部结构的工程量，降低工程造价10％以上，效果显著。

为使上述的避险车道安全设施100使用更加方便和安全，在减速装置2上还设置有可升降滚动体24和配重体25。参见图2和图3，可升降滚动体24设置在箱体21的底部，其可升降，上升时，可藏置于减速装置2内，下降时，能突出于摩擦体23的下表面与路面接触。平时，将可升降滚动体24藏置于减速装置2内，不影响减速装置2的摩擦体23与路面的摩擦减速效果；参见图8，当减速装置2使用之后离开初始位置，需要清理避险车道1将减速装置2还原到初始位置以备下次使用，进而将可升降滚动体24向下伸出突出于摩擦体23的下表面与路面接触，形成摩擦阻力较小的滚动配合，可以很容易的将箱体21(整个减速装置2)拖回避险车道1入口端的初始位置，使用更加方便。

参见图2和图3，配重体25可拆卸的设置在箱体21的顶部，且配重体25的重量可调节。根据摩擦力＝摩擦系数*正压力的阻力公式，通过调整箱体21顶部配重的重量，配合避险车道1路面表层处理得到的较大的摩擦系数，并结合该条高速公路车辆的荷载情况，可得到避险车道1的长度和车辆300减速快慢合理性的最优解，从而使传统铺装导致的避险车道所出现的问题均可得以解决，使整个避险车道安全设施100的设置更加合理、方便。如，沥青混凝土铺装的主线车道200路面与车轮的滚动摩擦系数约为0.012，将第一减速段11与车轮的滚动摩擦系数设置为0.05，此时第一减速段11与摩擦体23的滑动摩擦系数约为0.3，第二减速段12和第三减速段13与车轮的滚动摩擦系数依次设置为0.10和0.30。相对与从沥青铺装直接过渡到豆砾石铺装，通过路面摩擦系数的多级调整使失控车辆车速控制更加理想，有效的处理各类失控车辆的安全避险问题。

本实施例中，优选使用轮胎作为防撞的弹性缓冲体22，均匀排布在箱体21内腔的下部使用，结构简单，且将废旧的轮胎重复利用，成本低，易于实施。摩擦体23选用耐磨性好，且与路面的摩擦系数较大的橡胶垫块，其容易获得，是较为理想的摩擦体材料；同时，橡胶垫块23的厚度为优选为15cm，可通过充分的厚度保证有效的摩擦和散热，提高减速装置2的使用寿命，保证减速装置2减速效果的可靠性。而可升降滚动体24为至少设置在箱体21底部四角的可升降球形滚珠，具体可在箱体21的底部均匀设置多个，以球形滚珠作为滚动体，结构简单，且上下的升降方便。配重体25选用一个或多个可拆卸设置在箱体21顶部的配重块，通过分体设置的配重块完成配重体25配重的调节，结构简单，使用方便。

进一步地，结合避险车道1末端可能处于悬空位置、两侧设置有护栏15的现场实际布置结构，在避险车道1的远离主线车道300的一端上设置有向上凸起的混凝土挡块14，作为避险车道1设置防止车辆冲出车道的最终措施；并在避险车道1两侧的护栏15的内侧设置沿其长度方向布置的滑槽，在箱体21两侧的对应位置设置有固定轴211，使两侧固定轴211可滑动的设置在对应的滑槽内，通过二者的滑动配合对减速装置2的运动形态做出进一步限定，防止箱体21在被车辆300撞击、推行时翻倒，使用更安全。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种避险车道安全设施，包括：连接在主线车道一侧的避险车道，其特征在于，还包括：可滑动的设置在避险车道上的减速装置，

初始状态下所述减速装置位于避险车道的靠近主线车道的一侧，所述减速装置包括：面向主线车道一侧敞口的箱体、设置在箱体内的弹性缓冲体、设置在箱体底部与避险车道的路面接触的摩擦体以及设置在所述箱体底部的可升降滚动体，上升时，所述可升降滚动体可藏置于减速装置内，下降时，所述可升降滚动体可突出于摩擦体的下表面与路面接触；

所述避险车道的路面做刻痕处理；所述避险车道与轮胎的滚动摩擦系数大于主线车道与轮胎的滚动摩擦系数，避险车道至少包括：从主线车道一侧向外依次连接的第一减速段、第二减速段和第三减速段，且所述第一减速段、第二减速段和第三减速段与所述摩擦体的滑动摩擦系数依次增大。

2.根据权利要求1所述的避险车道安全设施，其特征在于，

所述可升降滚动体为至少设置在箱体底部四角的可升降球形滚珠。

3.根据权利要求1所述的避险车道安全设施，其特征在于，所述减速装置还包括:配重体，所述配重体可拆卸，设置在箱体的顶部，且配重体的重量可调节。

4.根据权利要求3所述的避险车道安全设施，其特征在于，所述配重体为一个或多个可拆卸设置在箱体顶部的配重块。

5.根据权利要求1所述的避险车道安全设施，其特征在于，所述摩擦体为橡胶垫块。

6.根据权利要求5所述的避险车道安全设施，其特征在于，所述橡胶垫块的厚度为15cm。

7.根据权利要求1所述的避险车道安全设施，其特征在于，所述弹性缓冲体为均匀排布在箱体内腔下部的轮胎。

8.根据权利要求1-7任一项所述的避险车道安全设施，其特征在于，所述箱体的两侧设置有固定轴，所述避险车道两侧的护栏上设置有沿其长度方向布置的滑槽，所述固定轴可滑动的设置在所述滑槽内。

9.根据权利要求1所述的避险车道安全设施，其特征在于，所述避险车道的远离主线车道的一端上设置有混凝土挡块。