CN109312548A - 护栏系统 - Google Patents

Abstract

本文描述了一种纵梁护栏系统，该纵梁护栏系统包括经由包括至少一个可变形垫片的紧固件连结在一起的纵梁和支柱。上述连结根据所施加的力、经由上述至少一个可变形垫片以可释放且可调节的方式进行。释放可以取决于力的大小和方向二者而进行，使得释放可以是不同力角度的不同释放力的结果。可变形垫片可以设计成将纵梁载荷力从紧固件传递到支柱壁，垫片绕紧固件延伸并且具有支承在紧固件或其一部分上(或形成紧固件的一部分)的第一表面和至少部分地支承在一个或多个支柱壁的一部分上的相反的表面。垫片设计成使得在发生对纵梁、支柱或紧固件施加足够的力的撞击的情况下，垫片至少部分地变形，从而允许在一个或多个支柱和纵梁之间发生分离。

Description

护栏系统

相关申请

本申请要求新西兰专利申请第718757号的优先权，该新西兰专利申请通过参引并入本文。

技术领域

本文描述了一种护栏系统。更具体地，描述了使用具有可调节的紧固装置的纵梁和支柱设计的护栏系统。

背景技术

护栏系统通常包括长形的纵梁元件，该长形的纵梁元件通常以与地面接近平行的取向定位。纵梁由一系列离散的接近竖直(垂直于地面)的支柱支撑在限定的高度处。支柱沿纵梁的长度以离散的距离定位。最常见的是，支柱直接安装到土壤中，但是同样地支柱可以安装到更坚硬的介质(混凝土或沥青-混凝土)的表面上。第一连接部形成在支柱和纵梁之间的交叉部处，第二连接部定位在地面或更坚硬的介质和支柱之间。需要该第一连接部在大多数情况下为纵梁提供支撑，但是允许纵梁在受到失控车辆的撞击的情况下以受控且可重复的方式与支柱分离。需要第二连接部在正常保持期间给与支柱稳定性并且如果撞击时以预定的方式作出反应。在上述具有第一连接部和第二连接部二者的情况下，可以使用取决于力的保持和释放系统。同样地，也可以使用在受控位移下释放的保持系统。

当作为路边护栏安装时，需要系统具有足够的强度和刚度，以能够在各种天气条件下安装并且牢牢地保持在适当的位置。从根本上说，支柱和连接细部必须给纵梁提供足够的竖向支撑，以维持其相对于地面的高度。然而，系统还必须能够承受温度的变化，由此纵梁(长形的张力元件)可以在高温期间膨胀并且在较冷的天气期间收缩，从而导致在导轨中的纵向移动。支柱以及支柱和纵梁之间的连接细部的强度和刚度必须能够适应该侧向的(沿护栏的长度的纵向的)移动。

在安装过程中，系统必须对连接细部的竖向的和水平的错位具有足够的公差，以使得能够将支柱联接到纵梁。对于常规安装，该公差可能需要在全部方向上高达±25mm。连接细部还必须允许连接点的角度错位。

作为路边护栏的系统的主要目的是保护车辆的乘客免受路边危害物的影响以及在车辆变得失控时保护其他道路使用者免受该车辆的伤害。为了按照期望操作，需要在失控车辆撞击护栏时控制失控车辆然后使失控车辆改变方向。当失控车辆撞击护栏时，其可能是导致对护栏和车辆二者均造成损坏的猛烈且动态的撞击。因此，需要护栏系统的设计可以适应这种猛烈的撞击并且如预期的那样起作用而不会对车辆乘客或其他道路使用者造成伤害。

当车辆撞击纵梁时，车辆迫使纵梁向后偏斜远离车辆接近路径。这种移动引起护栏在端部锚固件之间或在接近刚性的端部锚固件之间的长度增加，这又在纵梁中施加张力(由于需要增加长度以适应偏斜)。这种张力通常称为“带状张力(ribbon tension)”，正是这种张力帮助纵梁使车辆沿护栏的表面改变方向以及防止其碰到护栏所保护的危害物。在通常的高速碰撞中，护栏上的带状张力足以使纵梁塑性地变形，从而永久地改变梁的形状和机械性质。

由于保护车辆免受危害所需的护栏长度，纵梁元件通常由一系列长度较短的部段制造而成，这些部段在规则的间隔处联接起来，以形成护栏的全长。通常，纵梁的单位长度高达4米长，但是可以使用更长的段。由于在撞击期间在纵梁中出现的较高张力，优选地限制护栏中的任何附加应力或应变，这些应力或应变可能形成薄弱区带，因为这些应力或应变可能导致纵梁断裂或撕裂。最常见的是，纵梁中的联接部(通常称为拼接接头)的位置比纵梁的其他部段更弱或具有更高的应力，并且如果观察到纵梁的失效，则失效通常在这些位置处发生。此外，联接部(拼接处)的位置通常定位在支柱位置处。因此，重要的是确保纵梁和支柱之间的连接限制施加到纵梁中的任何附加应力，以限制在该位置处失效的可能性。

如上所述，在物理碰撞中，需要纵梁通过失控车辆向后偏位。纵梁的这种向后运动迫使附接到纵梁的支柱也向后旋转。随着支柱铰接式向后运动，由于运动几何学，与纵梁的连接部高出地平面的高度将减小。由于与纵梁的连接部的高度下降，将迫使纵梁也下降。如果纵梁的高度相对于车辆的重心变得太低，则撞击车辆有可能翻越护栏，从而对车辆乘客和其他道路使用者造成危害。因此，限制纵梁在撞击期间向下运动的可能性是至关重要的。

纵梁的向下运动可以以各种方式限制：

·在支柱的前部放置支架(通常称为挡块)(见图1)改变了几何形状，使得当支柱向后旋转更大的旋转角度时，纵梁的期望的高度得以维持。使用挡块的缺点是系统的宽度增加，因此也必须增加道路通道的宽度，以避免限制允许用于车辆的空间。使用窄的护栏系统具有相当大的优势。

·如果受到撞击，支柱的基部可以以与顶部类似的方式向后移动。这迫使支柱侧向偏斜而不是旋转(见图2)。这种形式的运动最容易通过使支柱在地平面或附近断裂或破裂从而使支柱和地面之间的连接分离来实现。这种方法的关键问题是，当支柱向后偏斜时，断裂、破裂或分离的支柱可能对其他道路使用者形成危害。

·用于联接纵梁和支柱的连接细部可以设计成允许上述两个部件在受到撞击时分离(见图3)。这允许纵梁在支柱向后旋转时相对于支柱向上移动。如果被正确地控制的话，该方法具有相当多的优点，但这很难实现。

基于上述每个特征，已经开发了很多w形梁护栏系统并获得了专利。尽管所有本领域的系统都试图实现类似的性能，但是有很多方式可以实现这一点，并且存在多种可用的技术为系统性能的某些方面提供益处和权衡。下面通过图示描述四种系统。

US8,353,499描述了在U形通道的前表面中使用竖向槽的系统，该竖直槽用于形成纵梁和支柱之间的连接部(见图4的该设计的图)。当支柱向后旋转时，槽允许与纵梁的连接部相对于支柱向上移动。在槽的顶部处，存在桥接槽的顶部的材料。当连接部中使用的紧固件到达槽的顶部时，迫使紧固件断裂而穿过桥接部，以使纵梁与支柱分离。必须小心地控制实现这种断裂所需的力；如果该力太小，则纵梁可能提前分离，如果该力太大，则纵梁将保持附接太久并且在支柱向后旋转时被向下拖拽。

该系统的另一缺点是紧固件旋紧程度可能存在精细公差。太松，部件可能过早脱开。太紧，由于在支柱和梁之间产生的附加摩擦力或夹持力，导轨的滑动移动可能受到撞击，从而可能导致导轨被支柱向下拉拽。

该系统的主要益处是其允许支柱和纵梁之间的竖向移动并且其产生连接的竖向释放，然而其不允许支柱以任何其他方式或在任何其它加载方向上与纵梁分离，并且因此没有解决在垂直于支柱的表面的力足够大时的释放问题、由于支柱的扭转导致的释放的问题或者梁侧向地或向下移动的问题。

系统仅描述为用于与U形支柱一起使用，并且专用于支柱的性质。由于这种限制，系统不能安装成在支柱的两侧均有纵梁(背对背或中间安装方式)。由于槽的顶部处的桥接部的尺寸，系统也难以安装。需要桥接部很小以限制用以确保释放发生的强度，并且因此、由于桥接部很小其容易在安装到地面中时受到损坏，特别是因为大多数支柱通过使用落锤重击在顶表面上而被推入地面。对该桥接部的任何损坏可以严重改变释放机制发生的方式。

US 7,878,486描述了一种系统，该系统通过使用直径比预期用于纵梁元件中的槽大小更小的紧固件而操作，使得紧固件的头部可以移动直接穿过纵梁中的槽。图5图示了这种本领域设计。可变形垫片放置在紧固件的头部下方，以防止紧固件穿过槽而掉落。然后在纵梁和支柱之间安装一系列杯形垫片，以在支柱和纵梁之间提供所需的基座。

在撞击期间、当支柱向后旋转时，张力载荷被施加到紧固件上。当张力载荷达到期望的水平(由可变形垫片的性质限定)时，垫片的边缘变形并且通过拉动紧固件直接穿过纵梁元件而允许纵梁与支柱分离。

该系统不具有竖向公差。当支柱向后旋转时，纵梁被迫随支柱向下移动，直到紧固件上的张力超过垫片的承载力时。这种形式的释放容易出错，并且如果垫片的性质不一致或者垫片的放置变化，则有可能将纵梁向下拖拽。举例来说，如果垫片接近槽的中间定位，则显然需要比如果垫片定位在槽的任一端处的情况需要的变形小(需要更小的力)，垫片定位在槽的任一端出的情况下需要使附加的材料变形(从而需要更大的力)。另外，如果紧固件安装到梁中的槽的边缘，则允许紧固件的头部与梁的前表面中的材料搭接。在这种构型中，垫片不会变形，因为其被约束在紧固件的头部和梁之间，从而使得不适合使用。

这种系统的安装可能同样困难，因为需要安装多个垫片和间隔件，特别是在支柱和纵梁之间安装多个垫片和间隔件。如果部件未被安装(或未正确地安装)，则系统性能将受到严重影响。如果系统安装有不同的垫片—这将显著地改变系统的性能，也会出现问题。

US 8,960,647和US 9,217,230通过使用一体地形成在支柱中的可变形突片系统来操作。突片设计成使得当支柱向后旋转时铰接式远离支柱运动，其中铰接部形成在突片的基部(见图6的用于该本领域设计的图示)。突片的顶部通过一系列剪切突片连接到支柱，剪切突片设计成使得在预定义的张力载荷下断裂并且允许突片旋转。突片的底部处的铰接部也设计成在期望的支柱旋转程度下断裂，从而允许突片从支柱脱离并允许纵梁与支柱分离。

系统的关键益处被描述为连接简单性。该系统不需要任何附加部件，并且可以通过常规的紧固件形成。然而，难以获得系统的正确性能，因为在正常条件下将突片保持在支柱中时施加在突片上的力和在受到车辆撞击期间必须使突片破裂的力之间的差异不足。经验已经表明，在安装期间获得的力和撞击期间获得的力之间的公差不足时，这可能难以实现。安装的关键问题包括当需要绕凸出部安装纵梁、使在弯曲处产生垂直于支柱表面的高张紧力时，突片在垂直于支柱的方向上提供足够强度的能力。

进一步地，当支柱被推入地面时，可能在支柱中施加高振动力。该振动力有可能损坏与突片的连接部。如果该突片被损坏，则需要更换整个支柱，这耗时且昂贵。进一步地，如果损坏不容易识别，则支柱可能仍然安装在护栏系统中，从而影响系统的撞击性能。

US2015/0014617描述了一种系统，该系统通过将纵梁经由滑块系统连接到支柱进行操作，图7中图示了该设计的图。该滑块绕支柱装配并且相对自由，以沿支柱的前表面上下移动。当支柱向后旋转时，滑块沿支柱的表面向上移动并且最终与支柱的顶部脱离。由于系统相对自由地滑动(除了系统中的摩擦)，在支柱的表面上包括有一系列突片。这些突片与用于将纵梁连接到支柱的紧固件干涉，以提供对竖向移动的一些阻力。

'617申请中描述的系统的关键问题是需要在支柱的顶部之上将滑块插入，然后需要从支柱的顶部释放。在将支柱安装到基底期间对支柱顶部的任何损坏可以妨碍安装滑块。同样地，如果支柱的顶部在撞击期间损坏，则滑块可能不会以一致的方式释放(或根本不释放)并导致纵梁被支柱向下拖拽。另外，如果紧固件没有旋紧到螺纹的整个范围，则其将不会完全干涉突片并且将改变系统的释放力。

'617申请中描述的系统只可以安装在具有对称横截面的支柱上。这限制了系统的有用性。

从上面应当了解，本领域的护栏系统可能具有诸如定制部件、安装困难和缺乏可调节性的缺点。因此，解决至少一些本领域缺点或者至少为公众提供选择将是有用的。

根据仅作为示例给出的随后的描述，护栏系统的其他方面和优点将变得显而易见。

发明内容

本文描述了一种纵梁护栏系统，该纵梁护栏系统包括经由紧固件连结在一起的纵梁和支柱，所述紧固件包括至少一个可变形垫片。可变形垫片可以设计成将纵梁载荷力或由紧固件施加的位移传递到支柱壁，垫片绕紧固件延伸并且具有第一表面和相反的表面，所述第一表面支承在紧固件或其一部分上(或形成紧固件的一部分)，所述相反的表面至少部分地支承在一个或多个支柱壁上。垫片被设计成使得在纵梁、支柱或紧固件上施加具有足够大小的力或具有足够大小的位移的情况下，垫片至少部分地变形，从而允许纵梁和支柱分离。

在第一方面中，提供一种护栏系统，其包括纵梁和至少一个支柱，纵梁和至少一个支柱经由至少一个紧固件和至少一个垫片间接地连结，其中所述至少一个垫片包括：

至少一个孔隙，该至少一个孔隙接收穿过其中的所述至少一个紧固件；以及

至少部分地绕孔隙延伸的至少一个可变形区域，该至少一个可变形区域至少部分地支承在至少一个紧固件的至少一部分上，并且相反的表面支承在支柱壁的至少一部分上；并且

在施加于纵梁或紧固件上的所施加的力或位移具有足够大小的情况下，所述至少一个垫片的至少一个可变形区域的至少一部分变形到使间接连结停止提供支柱和纵梁之间的间接附接的程度，从而释放或松开支柱和纵梁之间的连接。

在第二方面中，提供护栏系统支柱、至少一个紧固件和至少一个垫片，其中所述至少一个垫片包括：

至少一个孔隙，该至少一个孔隙接收穿过其中的至少一个紧固件；以及

至少部分地绕孔隙延伸的至少一个可变形区域，所述至少一个可变形区域至少部分地支承在至少一个紧固件的至少一部分上，并且相反的表面支承在支柱壁的至少一部分上；并且

在施加于护栏系统支柱上的所施加的力或位移具有足够大小的情况下，所述至少一个垫片的至少一个可变形区域的至少一部分变形到使间接连结停止提供支柱和紧固件之间的间接附接的程度，从而释放或松开支柱和至少一个紧固件之间的连接。

在第三方面中，提供用于在护栏系统中使用的至少一个垫片，其包括：

至少一个孔隙，该至少一个孔隙足够大以接收穿过其中的至少一个紧固件；以及

至少部分地绕孔隙延伸的至少一个可变形区域，该至少一个可变形区域定大小为至少部分地支承在至少一个紧固件的至少一部分和护栏支柱的至少一部分中的一者或两者上；并且

在护栏系统上的载荷或所施加的位移具有足够大小的情况下，所述至少一个垫片的至少一个可变形区域的至少一部分变形到使一个或多个支承表面基本上被移除的程度。

在第四方面中，提供基本上如上所述的至少一个垫片在护栏系统的制造中的用途。

在第五方面中，提供一种通过安装基本上如上所述的护栏系统的步骤来阻止车辆的移动或使车辆的移动路径改变方向的方法。

可以了解，上述护栏系统可以提供各种优点。一些示例包括：

(a)护栏实现吸收施加于护栏上的至少一个力并且使车辆改变方向、但不改变太多、或者以使造成进一步危害的风险最小化的方式改变方向的基本要求；

(b)该设计使所需部件的数量最小化并且使对使用任何定制或独特部件的需要最小化—在一些实施例中，该设计可能仅需要标准的本领域的成形的纵梁、支柱和具有特殊设计的紧固件(但具有如上所述的材料含量较低的垫片)。这因此降低了费用、复杂性和运输成本，并使安装简单且快速；

(c)该设计允许在安装之前调节各个方面，因此使护栏更加通用；

(d)撞击时的失效是可预测和可重现的；

(e)在护栏受到撞击的情况下，通过插入新的垫片可以很容易地重新组装未损坏的支柱和横梁；

(f)紧固件定位敏感度低，因此该设计更容易安装，并且不易失效；

(g)支柱和纵梁之间的连结件与支柱的顶部没有相互作用。这意味着安装时对支柱的任何损坏都不会改变撞击时护栏系统的连接和性能；

(h)在该设计中可以允许紧固件相对于支柱和/或纵梁移动，从而也适应气候引起的位置变化(诸如炎热或寒冷的天气引起的膨胀和收缩)和较小的撞击，在较小的撞击的情况下，捕获和改变方向是不必要的；

(i)该设计还使纵梁上的应力点最少，从而确保梁在发生撞击的情况下不会失效；

(j)该系统可以将未向垫片施加足以引起变形的力的一种形式的运动或力矢量转换成施加强度足以使垫片上的区域变形的力的第二力矢量或运动。同样地，该系统可以构造成进行相反的操作，从而改变运动或所施加的力，以减小施加到垫片的可变形载荷。

附图说明

护栏系统的其他方面将从仅通过示例并参照附图给出的以下描述变得显而易见，在附图中：

图1图示了第一种撞击动作的示意图；

图2图示了第二种撞击动作的示意图；

图3图示了第三种撞击动作的示意图；

图4图示了现有技术设计；

图5图示了可替代的现有技术设计；

图6图示了另外的可替代的现有技术设计；

图7图示了另外的可替代的现有技术设计；

图8图示了垫片形状的实施例；

图9图示了支柱中的可替代的连接细部(阴影/虚线区域是可变形垫片)；

图10图示了槽实施例的顶部和底部处的用以防止可变形垫片在处于槽的任一端处时与支柱材料搭接的突片；

图11图示了已组装的支柱和梁的侧视图，其图示了在具有和不具有上部突片(鸟嘴状部)的情况下在螺栓上产生的撬动动作；

图12图示了示出支柱的细部和孔隙的图像，其中上部突片包括用以形成突出的鸟嘴状部的皱折；

图13图示了在撞击处的上游和下游处的纵梁和支柱的相对移动；

图14图示了图13中的在撞击处的上游和下游处的纵梁和支柱的相对移动的可替代的视图；

图15图示了扁平的和杯状的垫片形状的示例的侧视图；

图16图示了分解视图，其示出了使用常规的螺母和螺栓紧固件以及本文限定的垫片的示例；

图17图示了安装的实施例，其中支柱上的上部突片(鸟嘴状部)细部在螺栓上提供撬动动作，以辅助提供释放力；

图18图示了图17的典型安装实施例的可替代的视图；

图19图示了在由撞击期间的支柱旋转和扭转引起的垫片分离和变形之后从支柱和梁的第一侧观察的图像；

图20图示了在由撞击期间的支柱旋转和扭转引起的垫片分离和变形之后从支柱和梁的相反一侧观察的图像；

图21图示了在由撞击期间的支柱旋转和扭转引起的垫片分离和变形之后支柱和梁的另一不同的视图；以及

图22图示了定位在与撞击区相距一距离处的支柱和梁，其图示了可变形垫片仍然将支柱和梁保持在一起，但是梁已经向上移动到支柱的顶部并且开始变形。

具体实施方式

如上所述，本文描述了一种纵梁护栏系统，该纵梁护栏系统包括经由紧固件连结在一起的纵梁和支柱，所述紧固件包括至少一个可变形垫片。上述连结根据所施加的力、经由上述至少一个可变形垫片以可释放且可调节的方式进行。释放可以取决于力的大小和方向二者而进行，使得释放可以是不同力角度的不同释放力的结果。可变形垫片可以设计成将纵梁载荷力从紧固件传递到支柱壁，垫片绕紧固件延伸并且具有支承在紧固件或其一部分上(或形成紧固件的一部分)的第一表面和至少部分地支承在一个或多个支柱壁的一部分上的相反的表面。垫片设计成使得在发生对纵梁、支柱或紧固件施加足够的力的撞击的情况下，垫片至少部分地变形，从而允许在一个或多个支柱和纵梁之间发生分离。

就本说明书而言，术语“约”或“近似”及其语法变体意味着数量、水平、程度、值、数目、频率、百分比、尺寸、大小、总量、重量或长度相对于参考数量、水平、程度、值、数目、频率、百分比、尺寸、大小、总量、重量或长度的变化多达30％、25％、20％、15％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％。

术语“基本上”或其语法变体是指至少为约50％，例如75％、85％、95％或98％。

术语“包括”及其语法变体应当具有包含性含义—即，该术语将被认为意味着不仅包含其直接引用的所列部件，还包含其他非指定的部件或元件。

本文使用的术语“护栏”、“护轨”和“纵梁”及其语法变体是指完整组件，该完整组件为一个或多个纵梁、一个或多个支柱、至少一个紧固件或多个紧固件、至少一个垫片和/或至少一个集成的垫片和紧固件。

本文使用的术语“垫片”及其语法变体是指具有孔隙的板，孔隙开口限定内边缘，外周边限定外边缘。

本文使用的术语“紧固件”及其语法变体是指可以将垫片作为单独的部件包括在内的机械连结装置，或者垫片可以是紧固件的一体部分。例如，紧固件可以是螺母和螺栓，其中垫片独立地配装在螺栓轴上。可替代地，在集成的实施例中，垫片可以形成螺栓头部或螺母，或者与螺栓的轴部成一体、并因此与紧固件设计成一体。下面对紧固件和垫片的提及包括单独的和一体的设计二者，并且对一个实施例的提及不应当被视为排除其他实施例。

本文使用的术语“W形梁”及其语法变体是指具有W形横截面的梁，然而，除非另有说明，否则不应当将对W形梁的提及视为限制性的，因为也可以使用其他形状的纵梁、缆线或者其他元件，这样的示例包括盒形梁、U形通道梁和三波形梁(Thrie beam)。

在本文中，术语“孔隙”、“开口”和“槽”或其语法变体可以可互换地使用，并且对一个术语的提及不应当被视为排除其他术语。

在第一方面中，提供一种护栏系统，该护栏系统包括纵梁和至少一个支柱，纵梁和上述至少一个支柱经由至少一个紧固件和至少一个垫片间接地连结起来，其中上述至少一个垫片包括：

至少一个孔隙，该至少一个孔隙接收穿过其中的上述至少一个紧固件；以及

至少部分地绕孔隙延伸的至少一个可变形区域，上述至少一个可变形区域至少部分地支承在上述至少一个紧固件的至少一部分上，并且相反的表面支承在支柱壁的至少一部分上；并且

在施加于纵梁或紧固件上的所施加的力或位移具有足够大小的情况下，上述至少一个垫片的至少一个可变形区域的至少一部分变形到使间接连结停止提供支柱和纵梁之间的间接附接的程度，从而释放或松开支柱和纵梁之间的连接。

在第二方面中，提供护栏系统支柱、至少一个紧固件和至少一个垫片，其中上述至少一个垫片包括：

至少一个孔隙，该至少一个孔隙接收穿过其中的上述至少一个紧固件；以及

至少部分地绕孔隙延伸的至少一个可变形区域，上述至少一个可变形区域至少部分地支承在上述至少一个紧固件的至少一部分上，并且相反的表面支承在支柱壁的至少一部分上；并且

在施加于护栏系统支柱上的所施加的力或位移具有足够大小的情况下，上述至少一个垫片的至少一个可变形区域的至少一部分变形到使间接连结停止提供支柱和紧固件之间的间接附接的程度，从而释放或松开支柱和至少一个紧固件之间的连接。

在第三方面中，提供用于在护栏系统中使用的至少一个垫片，其包括：

至少一个孔隙，该至少一个孔隙足够大以接收穿过其中的至少一个紧固件；以及

至少部分地绕孔隙延伸的至少一个可变形区域，该至少一个可变形区域定大小为至少部分地支承在上述至少一个紧固件的至少一部分和护栏支柱的至少一部分中的任一者或两者上；并且

在护栏系统上的负载或所施加的位移具有足够大小的情况下，上述至少一个垫片的至少一个可变形区域的至少一部分变形到使一个或多个支承表面基本上被移除的程度。

在第四方面中，提供基本上如上所述的至少一个垫片在护栏系统的制造中的用途。

在第五方面中，提供一种通过安装基本上如上所述的护栏系统的步骤来阻止车辆的移动或使车辆的移动路径改变方向的方法。

纵梁保持载荷可以仅通过上述至少一个垫片的一个或多个可变形区域从紧固件传递到支柱。

术语“可变形区域”或其语法变体是指垫片的一区域，该区域相对于垫片的另一部分在结构上较弱或者具有较低的刚度。可变形区域的特征可以在于其具有以下特征中的至少一个：

(a)至少一个切口或其他弱化部分或区域；

(b)不同的物理大小；

(c)不同的形状；

(d)不同的材料强度或弹性；

(e)不同的材料处理方法；和/或

(f)影响垫片变形方式的失效模式(弯曲、剪切、变形)的设计。

上述至少一个区域的变形可以主要为或者完全为塑性变形，但是也可以发生至少一些弹性变形。

垫片可能是整个护栏系统性能的重要部分。可以改变该垫片的性质，以调节垫片的性能，进而以便实现期望的系统特性。垫片的例如可被改变的关键变量包括材料性质、厚度、切口的数目、切口的大小和形状、切口的位置、相对于支柱中的孔隙的尺寸、垫片的轮廓(杯状的或扁平的)、垫片的对称性(侧向和竖向二者)、垫片的形状(方形、圆形、矩形等)。因此，垫片的性能完全可调节以用于期望的结果。

垫片可以具有圆形或半圆形形状。圆形垫片的使用可以确保独立于垫片的取向的一致性能。这使安装更容易。可替代地，垫片可以使用其他形状和孔隙以在沿不同的方向或取向被装载的情况下改变系统的释放载荷或偏斜。这可以用于针对具体应用优化系统的性能。

垫片可以制造成扁平的表面，或者垫片可以呈杯状，使得其至少部分地配装到支柱孔隙中。通过改变垫片的杯形形状，可以改变在垫片和支柱之间形成的夹持摩擦的程度。改变夹持摩擦可以帮助调节使纵梁相对于支柱在夹持界面的平面中移动所需的力。

从以上可以了解，可变形区域的变形可以经由很多因素来调节或定制。定制(或调节)引起变形所需的力可以用于例如确保在期望的载荷或位移下的受控的分离，并因此确保轻型车辆或重型车辆所需的安全标准可以得到满足。系统还可以被调节以在不同类型的载荷或移动下提供不同的性能。进一步地，系统可以被调节用于不同方向上的不同载荷和移动。这种调节程度以及可以实现的各种方式可能具有重要的价值，因为其使系统具有相当大的多功能性。

在一个实施例中，垫片可以将纵梁连结到支柱，其中全部连结力通过单个支柱壁传递，但是这不是必需的。该单个支柱壁可以是最靠近纵梁的壁—本文称为前表面。为了实现这一点，垫片的宽度可以大于紧固件的最宽部分的宽度，使得紧固件可以在释放支柱垫片变形时不受阻碍地移动穿过支柱孔隙。通常，该最宽部分可以是与螺栓结合使用的螺母的最宽部分。在支柱的前表面上还可以设置附加宽度，以允许垫片以足够的面积支承在支柱的前表面的后侧上，以便提供合适的拉出阻力。

至少部分地绕孔隙延伸的至少一个可变形区域至少部分地支承在至少一个紧固件的至少一部分的一侧或者两侧上，并且相反的表面支承在第一构件或第二构件的至少一部分上。

为了防止紧固件的最宽部分沿侧向方向移动到支柱的前表面的后面，垫片可以定大小为确保其支承在支柱的内边缘上，从而防止这种侧向移动。然而，如果期望侧向的从一边到另一边的移动(如稍后所述)，则可以相应地修改支柱的形状或垫片的尺寸。

如上所述的变形导致间接连接断开或松开。断开或松开可以是垫片和紧固件被拉拽穿过纵梁或支柱的结果。可替代地，断开或松开可以是垫片从紧固件上拆离进而允许支柱和梁拆离的结果。同样地，如果可变形区域定位在紧固件本身内，则可能导致紧固件分离。更详细地，在分离的情况下，上述至少一个紧固件可以从支柱中拉出，变形的垫片和紧固件保持附接到纵梁并从支柱释放。可替代地，在撞击的情况下可以将紧固件从垫片中拉出，而与纵梁附接，垫片保持定位在支柱的壁的后面。在集成的垫片/紧固件实施例中，垫片变形可以具有与例如使用螺栓和螺母紧固件的情况下移除螺栓头部或移除螺母相等的效果。

如上所述，支柱具有孔隙，紧固件穿过所述孔隙。孔隙可以以各种方式成形，以适合期望的端部设计参数。本文参照单个支柱孔隙进行说明，然而多孔隙应用也是可能的，并且不应当将对单个孔隙的提及视为限制。为了便于本说明书进行描述，术语“孔隙”可以与词细部(detail)、孔或开口可互换地使用，并且指的是诸如圆形孔的闭合孔，但是也可以包括开口或孔的一部分，一个示例是U形切口。

例如，孔隙可以具有竖向呈长形的开口，从而在向垫片施加变形力之前允许紧固件沿长形方向在预定范围内移动。允许竖向移动可以用于延长在由具有足够大小的力/撞击引起的支柱旋转导致的梁被下拉或释放之前梁和支柱保持接合的时间和侧向变形、并因此优化梁保持处于道路上方期望的高度处的程度。在使用长形槽的情况下，紧固件可以安装在低点(在槽的底部处或附近)。在撞击期间，由于需要支柱向后旋转或向下移动，用于将纵梁连接到支柱的紧固件和可变形垫片可以沿孔隙向上移动直到它们撞击孔隙的顶部。如果在该运动期间施加在连接上的力矢量足够，则将克服垫片的承载力并且垫片的可变形区域将变形，从而允许紧固件摆脱支柱。这最有可能因垂直于支柱的表面的直接张力(使垫片的边缘/区域侧部中的两者或任一者变形)或者经由形成于支柱和纵梁之间的撬动动作(导致垫片的一个边缘/区域侧部先于另一个边缘/区域侧部变形)或者导致超过垫片承载力的力矢量的任何组合而发生。可以领会，通过改变垫片的性质和支柱中孔隙的尺寸，可以容易地调节该系统的承载力。垫片的可被调节的性质在别处更多地进行限定，但是包括形状、厚度、切出的孔隙、材料性质、形成的方法等。

施加于支柱或紧固件的力或运动可以导致紧固件与支柱以使可变形垫片变形的方式相互作用。例如，支柱孔隙的顶部的形状可以以各种方式形成，以控制系统的特性。该形状可以具有扁平的或外半圆形的端部，从而允许紧固件到达孔隙的端部，使得垫片的端部上的材料可以与支柱的前表面上的材料搭接。一旦发生这种情况，由于由纵梁元件的厚度与支柱的厚度之间的偏移量产生的力偶矩，则紧固件可以相对于支柱的表面旋转。对于壁厚较薄的支柱和梁而言，该偏移量可能很小。当由撬动运动产生的力超过垫片的承载力时，垫片的可变形区域将变形并允许紧固件与支柱分离，从而使纵梁与支柱元件分离。实际上，在该实施例中发生的变形是紧固件和支柱的相互作用，该相互作用将运动或力从不使垫片变形的运动或力转换成使其变形的运动或力。上述示例中的支柱的顶部可以例如将垫片的竖向平移转变为旋转和撬动运动。这可能是调节系统例如以延迟释放或将一定程度的滞后作用引入系统的有效方式。同样地，在可替代的实施例中，系统可以构造成经历相反的效果，从而改变运动或所施加的力，以减小施加于垫片的可变形载荷。

如果支柱中的孔隙的顶部形成有可替代的形状，则该可替代的形状可以限制垫片与支柱前表面中的、位于孔隙顶部处的材料之间的可能搭接并且因此需要更小的力来撬出。可替代的形状的示例可以包括内半圆形或蛇形形状；突片；和成形的通路。

孔隙形状也可以形成为用以改变孔隙的变形特征。例如，孔隙可以是T形的、X形的、楔形的、键孔或L形孔，因此孔隙可以具有使垫片可以更容易被拉动穿过孔隙的区域，例如L、T或X形状的交叉点附近或阻力较高的区域附近。成形的孔隙也可以通过使紧固件沿孔隙形状的路径移动而允许控制两个构件的相对运动，例如，向上然后向左。

支柱还可以具有定大小为允许具有至少一个水平平面或允许侧向移动的孔隙。这可以用于例如允许由高温或低温引起的部件的膨胀和收缩。在发生撞击的情况下，允许侧向移动对于解决纵梁中的带状张力也可能是重要的。带状张力是指施加在梁上使梁伸展和偏位的张紧力。允许紧固件的一些侧向移动可以改变带状张力动力学特性，从而最小化梁失效或断裂(rupture)的风险，同时还解决当一个或多个支柱随着梁偏斜而旋转和移动时施加在紧固件上的任何旋转和/或剪切力。如前所述，在由失控车辆造成的护栏上具有足够大的力的情况下，需要护栏向后偏斜。由于支撑向后运动需要长度增加，这种向后运动使纵梁处于张紧。该运动的效果是纵梁元件可能被迫从任一侧朝向撞击点移动，从而引起支柱和纵梁之间的相对力矢量和/或相对侧向移动。在撞击来自左手方向的情况下，这可以在撞击点上游的支柱上产生相对移动(从左到右)，并且在下游支柱上产生从右到左的相对移动。应当了解，在撞击来自右手方向的情况下会发生相反的相对移动。如果支柱的边缘和可变形垫片的尺寸足够紧密，则这种相对移动可以由支承在支柱的内边缘上的垫片来约束。然而，如果在任一个侧向方向上或两个侧向方向上提供足够的公差，则可以允许该侧向移动发生。可替代地，使用非对称支柱或非对称孔隙或孔隙位置可以在垫片的一个方向上的表面未支靠时允许仅在另一个方向上移动。

支柱孔隙的底部可以形成为使得其限制紧固件的向下运动。这可以通过半圆形的或扁平(方形)的底部来实现。通过使用这种形式的孔隙，当紧固件处于孔隙/槽的底部时，允许垫片区域与支柱的前表面搭接并且提供对在垂直于支柱的表面的方向上的拉出力和与支柱的扭转相关联的拉出力的附加阻力。如果不需要(或不期望)附加的拉出阻力，则孔隙/槽的底部可以通过支柱的前表面的向内折叠的部段形成，因此防止垫片的底部与支柱的前表面搭接并且确保仅垫片的侧部与支柱接合。在该取向上，通过由折叠的突片支撑垫片，紧固件可以悬置于孔隙的底部之上。

在上述护栏系统中可以使用很多不同形状的支柱，考虑到该设计不依赖于支柱侧部和支柱背部(支柱侧部与梁相对)。支柱可以具有任意几何形状，只要它们具有与纵梁截面的背面配合的表面，以允许形成连接。该表面可以具有足够的宽度，以允许在支柱中形成连接孔隙。通常，支柱可具有I形梁、C形通道、盒形部段、U形支柱、Z形支柱或Σ形支柱的横截面形状。然而，其他支柱形状也是可能的。

如上所述，从孔隙中移除紧固件可以是在紧固件上引起的撬动动作的作用。该撬动动作可以是系统中的力(F)和两个支承点之间的偏移量(L)的函数，由此撬动动作可以限定为二者的乘积(F×L)，称为撬动力矩(M)。通过使孔隙的顶部处的材料向内变形，可以增加两个支承点之间的偏移量，从而通过增加偏移距离(L)而减小形成撬动力矩(M＝F×L)所需的力(F)。此外，如果孔隙的顶部回缩，以突入到突出穿过垫片的紧固件部分的路径中，则也可以控制可变形垫片的与支柱的顶部搭接的材料量，从而提供调节系统的性能的进一步的能力。

同样地，也可以迫使沿孔隙的路径的其他位置的材料向内，以干涉紧固件的路径。这可以包括在孔隙的一侧或多侧上的一个或多个干涉位置。

引导装置可以突入到支柱的孔隙中，以干涉紧固件的运动。引导装置可以突入到第一构件或第二构件的孔隙的顶部中。引导装置可以防止紧固件与支柱上的材料搭接。为了提高引导装置的承载力，引导装置可以由这样的材料形成，即，沿该材料的长度方向具有至少一个皱折或折叠部。这种皱折或折叠部可以显著地增加引导装置承载力，以抵抗由紧固件施加的力。在一个实施例中，引导装置可以在单次动作中变形和形成皱折，从而使其不但制造起来经济而且坚固。可以以其他形式来增加引导装置的力承载量，并且上面对皱折形式的提及不应当被视为限制。例如，可以使用单独的元件(例如另一紧固件)来产生相同的效果，例如，垫片和紧固件向上滑动，直到它们撞到引起撬动动作的第二紧固件。

支柱的表面上的孔隙的位置可以远离支柱的顶部，因此护栏系统性能可以不受在制造、处理或安装期间可能已经对支柱的顶部造成的损坏的影响。这使得这种形式的护栏系统适应损坏，这种损坏是困扰本领域系统的问题。

在支柱和纵梁之间形成的连接可以使用通常用于本领域的护栏系统的常规的紧固件。这减少了对特殊部件的需求并且可以减轻维护问题。上述至少一个紧固件可以是可重复使用的。

上述至少一个紧固件的一端可以位于纵梁的向外面向的一侧并且可以具有平滑的形状。向外指的是纵梁的车辆可能撞击到的一侧。平滑的形状可能是优选的，因为其避免了物体和车辆绊住或钩住紧固件。理想地，车辆在撞击期间沿纵梁滑动，以帮助使车辆改变方向并安全地引导车辆。应当了解的是，这种取向对于护栏系统起作用是不必要的，并且可以应用紧固件的可替代的取向。

上述至少一个紧固件可以是具有阳螺纹的螺栓，该螺栓直接旋入螺母中，垫片抵接螺母或螺栓头部并用于螺栓相对于支柱的取向。上面使用的螺栓可以是M16螺栓，但是应当了解的是，可以使用一系列其他螺栓大小并且实现相同或类似的结果。不应当将对螺栓的提及视为限制，因为紧固件可以采取各种不同的形式。

一旦被推入地面，支柱可以具有大致直立/竖直的位置。组装完的形式中的支柱可以以不同的距离间隔开，诸如1米、或1.5米、或2米、或2.5米、或3米的间隔，或者根据需要通过安装位置定位在梁上。

总护栏长度可以改变以适合终端应用。护栏作为整体可以具有终止端。终止端可以具有不同的设计以形成更宽的护栏构型。终止端可以包括本文描述的护栏系统，以可释放地保持终止端或其一部分。

纵梁可以遵循大致水平对齐的方式，其通常跟随道路轮廓并且具有在道路上方的恒定高度，该恒定高度与车辆保险杠可能撞击纵梁的位置相当。

每个支柱的顶部可以在纵梁的顶部附近或其下方终止。这避免了支柱碰到撞击物体—例如沿纵梁滑动的摩托车手的任何危险。

在将支柱联接到纵梁元件的背景下描述了上述间接连结。应当了解，在可替代的实施例中，间接连结件可以安装到诸如挡块部件的中间构件上。在这种情况下，挡块可以刚性地附接到支柱，然后垫片用于将挡块连接到纵梁。这可以是用于在不移除和更换支柱的情况下改装现有护栏系统的有用选择。现有的挡块可以简单地移除并用包含垫片连接部的新挡块更换。同样地，挡块可以刚性地紧固到纵梁并且经由可变形连接部连接到支柱，或者使用可变形连接部连接到梁和支柱二者。

为了组装护栏，可以将紧固件插入穿过纵梁(通常在中间部段附近)，并且可以将紧固件旋拧穿过支柱孔隙、垫片和螺母，然后通过旋紧螺母将紧固件固定在适当的位置，从而确保梁载荷跨过紧固件区域传递。在集成的紧固件的情况下，垫片可以例如是螺母或螺栓头部，并且使用相同的组装方法，但是不添加单独的垫片。应当了解，安装相对简单—单独地推入支柱，以及附接纵梁。这种简单的方法避免了安装时对连接点的损坏，因为在支柱推入后装配垫片和紧固件。组装时、在旋紧螺栓之前部件上不存在张力或存在最小的张力，并且可以使用长螺栓来帮助连结部件-这对于弯曲部或半圆部可能特别有用，在弯曲部或半圆部处纵梁可能倾向于想要远离支柱位置移动。进一步地，对支柱的顶部的损坏、如在安装期间经常发生的那样、或纵梁的厚度变化(如联接区域或平坦区域)不会影响本文描述的护栏设计的性能。当支柱的顶部发生损坏时，本领域的护栏通常会受到影响。

在失控车辆撞击护栏后，如果支柱和纵梁之间的连接被损坏，则可以通过简单地更换可变形垫片来维修系统而无需更换支柱。这就维护系统的成本而言是相当大的优势。

一些现有技术的系统具有更小的安装公差，但竖向公差有限或者缺乏支柱和纵梁之间的相对旋转公差。需要将螺栓直接插入螺纹孔的系统可能难以安装，特别是对于在水平对齐或竖向对齐方面需要变化的安装。本文描述的护栏系统在所有方向上都具有公差并且安装简单。使用常规的螺栓和螺母装置以及可变形垫片(或者例如螺栓头部或螺母是垫片的系统)将允许使用常规的工具并且以常规的公差来安装系统而无需任何附加的注意。

系统的性能可关于拉出力和/或拉出位移而进行调节。一旦设计完成，系统可以对公差不敏感，不同于拉出力可能具有显著变化的本领域系统。

所描述的系统可以对形成于支柱和纵梁之间的连接的位置以及用于连接各个具有一定长度的纵梁的拼接联接件不敏感。如前所述，纵梁元件在撞击事件期间通常可能承受较高应力(载荷)。调节本文描述的护栏系统的能力防止该护栏系统对纵梁增加附加载荷，因此限制了诸如纵梁的撕裂或失效之类的不希望的失效模式的可能性。所有本领域系统都具有它们不能防止的特定失效模式，这些特定失效模式可能导致附加的力施加于纵梁中并且在某些情况下可能导致纵梁的失效。

所描述的护栏系统还可以具有足够的公差和移动，以允许由温度(热膨胀和收缩)引起的移动。这可能是防止不需要的结构弱化或破裂的重要特征。

可以了解，上述护栏系统和系统的方面可以提供各种优点。一些示例包括：

(a)护栏实现吸收施加于护栏上的至少一个力并且使车辆改变方向、但不改变太多、或者以使造成进一步危害的风险最小化的方式改变方向的基本要求；

(b)该设计使所需部件的数量最小化并且使对使用任何定制或独特部件的需要最小化—在一些实施例中，该设计可能仅需要标准的本领域的成形的纵梁、支柱和具有特殊设计的紧固件(但具有如上所述的材料含量较低的垫片)。这因此降低了费用、复杂性和运输成本，并使安装简单且快速；

(c)该设计允许在安装之前调节各个方面，因此使护栏更加通用；

(d)撞击时的失效是可预测和可重现的；

(e)在护栏受到撞击的情况下，通过插入新的垫片可以很容易地重新组装未损坏的支柱和横梁；

(f)紧固件定位敏感度低，因此该设计更容易安装，并且不易失效；

(g)支柱和纵梁之间的连结件与支柱的顶部没有相互作用。这意味着安装时对支柱的任何损坏都不会改变撞击时护栏系统的连接和性能；

(h)在该设计中可以允许紧固件相对于支柱和/或纵梁移动，从而也适应气候引起的位置变化(诸如炎热或寒冷的天气引起的膨胀和收缩)和较小的撞击，在较小的撞击的情况下，捕获和改变方向是不必要的；

(i)该设计还使纵梁上的应力点最少，从而确保梁在撞击的情况下不会失效；

(j)该系统可以将未向垫片施加足以引起变形的力的一种形式的运动或力矢量转换成施加强度足以使垫片上的区域变形的力的第二力矢量或运动。同样地，该系统可以构造成进行相反的操作，从而改变运动或所施加的力，以减小施加于垫片的可变形载荷。

上述实施例也可以广义地说是由在本申请的说明书中涉及或指出的部件、元件和特征单独地或共同地组成，以及由任意两个或更多个所述部件、元件或特征的任意或所有组合组成。

进一步地，在本文中提及特定整体而该特定整体在实施例所涉及的领域中具有已知的等同物的情况下，这些已知的等同物被认为如被单独列出那样被包含于本文中。

工作示例

现在通过参照具体示例来描述上面描述的护栏系统。应当注意的是，下面对单独的垫片进行参照，然而，如上所述，垫片可以与紧固件成一体而非单独的物品。

示例1

如上所述，系统包括三个关键部件；纵梁、支柱和连接部。下面提供三个部件的一般描述。请注意，这些描述仅通过示例的方式提供。

纵梁

需要使纵梁1沿护栏的长度形成连续元件。纵梁1通常由具有较短长度的结构部段制造而成，上述具有较短长度的结构部段以规则的间隔联接起来以形成连续构件。纵梁1的形状可以采用很多形式，但是通常对于路边护栏而言纵梁1将是W形梁部段、三波形梁部段、盒形梁或C形通道。可替代地，纵梁1可以是缆线或线材。通常，纵梁1以长达4.2米的长度设置，并且通过螺栓连接部、或者通过将多个部段搭接或将多个部段对接在一起并使用第三联接构件而联接在一起。

需要使纵梁1具有必要的结构性质，以正确地用作护栏而同时制造起来也很经济，并且纵梁1易于弯曲以用于凹形角部和凸形角部而同时安装起来也很经济。纵梁1通常预先形成有以规则间隔设置的安装槽。槽用于将纵梁1附接到支柱2。槽沿护栏的长度纵向地延伸并且提供用于支柱2的侧向放置的公差。

纵梁1通常是为应用专门设置的成品部件。期望可以不对现有系统进行修改。

支柱

支柱2用于在规则的间隔处为纵梁1提供竖向支撑，以使梁1处于正确的高度处并且在受到车辆撞击时提供对纵梁1向后偏斜的阻力。通常，支柱2通过被推(撞击)入地面中至期望的高度而直接安装到土壤中。然而，支柱2也可以通过置于预成形的孔中然后在周围压实或被包裹在混凝土中来安装。支柱2也可以安装到硬化表面(混凝土、沥青等)上。这通常通过在支柱2的底部上设置底板细部然后将底板细部用螺栓固定或结合到表面来实现。

支柱2可以具有任意几何形状，只要它们具有与纵梁1的背部配合的表面部分，以使得能够形成连接。该表面必须具有足够的宽度，以允许在支柱2中形成连接细部。通常，支柱2将具有I形梁、C形通道、盒形部段、U形支柱、Z形支柱或Σ形支柱的横截面形状。然而，其他的支柱2的形状也是可能的。

支柱2的与纵梁1配合的表面部分(限定为支柱2的前部)将具有设置在其中的特定细部，以形成与纵梁1的连接。该连接由紧固件3和垫片10(在下面部分中描述)以及支柱2上的细部形成。

紧固件和垫片

支柱2和纵梁1之间的连接使用常规紧固件3和专门制造的可变形垫片10形成。紧固件3可以采用任何形式，但是可以设想的是紧固件3将是通常用于护栏应用的常规螺栓和螺母装置。可以设想的是，螺栓将会穿过纵梁1并且进入支柱2内。然后将垫片10安装在螺栓上，之后安装并旋紧螺母。

可变形垫片10构成了系统的性能。可以改变该垫片10的性质，以调节垫片10的性能，进而以便实现期望的系统特性。垫片10的可被改变的关键变量包括材料性质、厚度、切口的数目、切口的大小和形状、切口的位置、相对于支柱2中的细部的尺寸、垫片10的轮廓(杯状的或扁平的)、垫片10的对称性(侧向和竖向二者)、垫片10的形状(方形、圆形、矩形等)。在图8中通过示例的方式示出了一些示例性垫片10的形状。因此，垫片10的性能完全可调节以用于期望的结果。

连接细部

图9中示出了一系列示例，然而这些仅用于示例，并且替代的形状也是可能的。系统形成在支柱2和纵梁1(为清楚起见在图9中未示出)之间的连接细部中。

需要使支柱2的内部尺寸的宽度大于连接装置中使用的紧固件3的最宽部分的宽度，使得紧固件3可以不受阻碍地移动穿过孔隙4。通常，上述最宽部分将是与螺栓(图9中未示出)结合使用的螺母的最宽的部分。在支柱2的前表面上还必须设置附加宽度，以允许可变形垫片10的细部以足够的面积支承在支柱2的前表面的后侧上，以便提供合适的拉出阻力。

为了防止紧固件3的最宽部分(在所述的示例中，这将是紧固件3上的螺母)与支柱2的前表面上的材料直接地搭接，可变形垫片10可以定大小为确保其支承在支柱2的内边缘上，从而防止侧向移动充足，进而防止螺母与支柱2的前表面上的材料接合。然而，如果期望沿任一方向或两个方向存在侧向移动(如前所述)，则可以相应地修改支柱2的形状或垫片10的尺寸。

支柱2中的细部可以形成为长形槽(如上所示)，以给予紧固件3用于安装的竖向公差，并且当支柱2在系统受到失控车辆的撞击的情况下向后变形时，使纵梁1能够沿支柱2向上移动。然而，同样地，细部可以形成为不具有竖向公差，并且更像孔的形状而不是槽。可替代地，细部可以旋转90度安装在支柱2中，从而使系统沿水平方向移动。

细部的底部可以形成为使得其限制紧固件3的向下运动。这可以通过半圆形的或者扁平(方形)的底部来实现。通过使用这种形式的细部，当紧固件3处于槽的底部时，垫片10的细部与支柱2的前表面搭接，并且提供对在垂直于支柱2的表面的方向上的拉出力的附加阻力和对与支柱2的扭转相关联的拉出力的附加阻力。如果不需要(或不期望)有附加的抗拉出力，则槽4的底部5可以通过支柱2的前表面的向内折叠的部段6形成，如图10所示，这因此防止垫片10的底部与支柱2的前表面搭接并且确保仅垫片10的侧部与支柱2接合。在该取向上，通过使垫片10坐置于折叠的突片部段6上，紧固件3悬置于孔隙4的底部之上。

在撞击期间，当支柱2需要向后旋转时，用于将纵梁1连接到支柱2的紧固件3和可变形垫片10可以沿支柱2中的细部向上移动，直到它们撞击细部的顶部。如果在该运动期间施加于连接部上的力矢量充分，则将克服垫片10的释放承载力，并且垫片10的一个或多个边缘将变形，从而允许紧固件3摆脱或松开其与支柱2的抓紧。这最有可能因下述各项而发生，即，垂直于支柱2的表面的直接张力(使垫片10的两个边缘均变形)、或者在支柱2和纵梁1之间形成的撬动动作(导致垫片10的一个边缘先于另一个边缘变形)、或者导致超出垫片10的承载力的力矢量或所施加的位移的任何组合。可以想象，通过改变垫片10的性质和支柱2中细部的尺寸，可以容易地调节该系统的承载力。可被调节的垫片10的性质在别处更多地进行限定，但是包括形状、厚度、切出的细部、材料性质、形成方法等。示出的现有技术示例(除了US7,878,486中的系统之外)不能实现这些形式的释放机构并且仅涉及竖向释放机构。

支柱2的孔隙4细部的顶部处的形状可以以各种方式形成，以控制系统的特性。如果该形状具有扁平的端部或外半圆形的端部，则紧固件3将撞击细部的该端部，并且垫片10将与支柱2的前表面搭接。一旦发生这种情况，由于由纵梁1元件的厚度与支柱2的厚度的偏移量产生的力偶矩，紧固件3将相对于支柱2的表面旋转。当由撬动运动产生的力超过垫片10的承载力时，垫片10的可变形区域将变形并且允许紧固件3与支柱2分离，从而使纵梁1与支柱2元件分离。

如果支柱2中的细部、支柱2的孔隙4的顶部形成有可替代的形状，则其可以限制垫片10与支柱2的前表面中的、在细部的顶部处的材料之间的可能搭接并且因此减少用以撬出的力。图9中示出了可替代的形状的示例，诸如内半圆形的形式或蛇形形状。

如上所述，从槽4中移除紧固件3主要是在紧固件3上引起的撬动动作的作用。如图11所示，该撬动动作是系统中的力(F)和两个支承点之间的偏移量(L)的函数，由此撬动动作可以限定为上述二者的乘积(F×L)，称为撬动力矩(M)。通过使细部或槽4的顶部处的材料向内变形，可以增加两个支承点之间的偏移量，从而通过有效地增加偏移量长度(L)减少形成撬动力矩(M＝F×L)所需的力(F)。此外，如果细部4的顶部回缩，以突入到紧固件3的路径中，则也可以控制可变形垫片10的与支柱2的顶部搭接的材料的量，从而提供调节系统的性能的进一步的能力。

当材料、图12中示出为鸟嘴状部20、在细部4的顶部处突入到支柱2中，以干涉紧固件3的运动时，其受到高撞击力，这可能导致材料20弯曲而不是提供期望的约束力。为了提高该材料20的承载力，其可以沿材料20的长度形成有至少一个皱折、折叠部、肋部或其他细部21，图12中示出了一个示例。该皱折21将折叠部布置在材料20中并且显著地增加了材料20的承载力，以抵抗由紧固件3施加的力。在一个实施例中，材料20通过在单次动作中变形和形成皱折21制造而成，从而使其不但制造起来经济而且坚固。

如前所述，在由失控车辆引起的撞击期间，需要护栏向后偏斜。由于支撑向后运动所需的长度增加，这种向后运动使纵梁1处于张紧。该运动的效果是纵梁1元件被迫从任一侧朝向撞击点移动，从而在支柱2和纵梁1之间产生相对力矢量和/或相对侧向移动。如图所示，由从左手方向发生的撞击导致这在撞击点上游处的支柱2上产生相对移动(从左到右)，并且在下游处的支柱2上产生从右到左的相对移动。如果支柱2的边缘和可变形垫片10的尺寸足够紧密，则这种相对移动可以通过垫片10支承在支柱2的内边缘上而约束。然而，如果在任一个侧向方向上或两个侧向方向上提供足够的公差，则可以允许该侧向移动发生。可替代地，使用非对称支柱2、非对称孔隙4细部或非对称垫片10，这可以当垫片10在另一个方向上没有表面支靠时仅允许在一个方向上的移动。

经验已经表明，护栏系统的最佳性能可以通过对于撞击点上游的所有支柱2保持支柱2和纵梁1之间的连接—例如见图22—同时允许下游支柱2与纵梁1断开、从而防止纵梁1在支柱2偏斜时被向下拖拽—例如见图19至图21。在这种情况下，纵梁1对于上游方向和下游方向上的支柱2的不同的相对侧向移动可以用于增加对上游和下游的释放力的阻力。如果支柱2的形状被选择成其在一个方向上对垫片10提供约束，而在另一个方向上对垫片10不提供约束、诸如朝向凸缘的一侧具有腹板而另一侧不具有腹板的I形梁，或者支柱2上的细部4侧向偏移以阻止在一个方向上移动而不阻止在另一个方向上移动，则可以调节系统，以在撞击点的上游的系统100和下游的系统200之间提供不同的释放载荷，如图13和图14所示。

使用圆形的可变形垫片10确保了独立于垫片10的取向的一致性能。这使得安装更容易。可替代地，其他形状和细部可以用于垫片10，当沿不同方向或取向加载时，垫片10改变系统的释放载荷或偏斜。这可以用于针对特定应用优化系统的性能。

垫片10可以制造成扁平的表面，或者其可以呈杯状，使得其配装到形成于支柱2中的细部中并且直接地支承在纵梁1元件的背部表面上，或者在其二间的某处。图15中示出了扁平的和杯状的垫片10的示例。通过改变垫片10的杯形形状，可以改变垫片10和支柱2之间形成的摩擦的程度。改变夹持摩擦可以帮助调节使纵梁1在界面平面的方向上相对于支柱2移动所需的力。另外，改变垫片10的外部尺寸可以导致在梁1被释放之前垫片10和支柱2之间所需的相对移动的程度不同。具有较大周长的垫片在形成释放之前将需要更大的相对移动。

支柱2的表面上的细部的位置远离支柱2的顶部，因此其性能将不受在安装期间可能对支柱2的顶部已经造成的损坏的影响。这使得这种形式的释放机构有抗损坏能力，这种损坏是困扰本领域系统的问题。此外，在支柱2和纵梁1之间形成的连接可以使用通常用于这种形式的构造的常规的紧固件。这减少了对特殊部件的需求并且减轻了维护问题。

在失控车辆撞击护栏后，如果支柱2和纵梁1之间的连接细部被损坏，则可以通过简单地更换可变形垫片10细部来维修系统而无需更换支柱2。这就维护系统的成本而言是相当大的优势。

一些本领域系统具有更小的安装公差，但竖向公差有限或者缺乏支柱2和纵梁1之间的相对旋转公差。需要将螺栓直接插入螺纹孔的系统可能难以安装，特别是对于在水平对齐或竖向对齐方面需要变化的安装。本文描述的护栏系统在所有方向上都具有公差并且安装简单。使用具有可变形垫片10的常规螺栓和螺母装置(图16中示出)允许使用常规的工具并且以常规的公差来安装系统而无需任何附加的注意。另外，系统具有足够的公差，以允许热膨胀和收缩。

系统的性能可关于拉出力和/或拉出位移而进行调节。一旦设计完成，系统对公差不敏感，与US 7,878,486中的拉出力取决于系统定位于W形梁的槽中的位置而显著变化的系统不同。

所描述的系统对形成于支柱2和纵梁1之间的连接的位置和用于连接纵梁1的各个具有一定长度的拼接联接件不敏感。如前所述，纵梁1元件在撞击事件期间通常承受较高应力(载荷)。调节本文描述的护栏系统的能力防止该护栏系统对纵梁1增加附加载荷，因此限制了诸如纵梁1的撕裂或失效的不希望的失效模式的可能性。所有其他系统具有它们不能防止的特定失效模式，这些特定失效模式可能导致附加的力施加于纵梁1中并且在某些情况下可能导致纵梁1的失效。

如上所述，新颖的连接细部可以用于各种支柱2的形状。这种新颖的连接细部还可以用于纵梁1安装在支柱2的两侧的背靠背的纵梁1构型(限定为中间构型)。这种新颖的连接细部也可以与安装在支柱2和导轨之间的挡块一起使用，其中可变形连接部用在导轨和挡块之间或挡块和支柱2之间。当以背靠背构型安装时，这可以在一侧、两侧上具有挡块或者所有侧面都不具有挡块。

上述细部已经用于将支柱2联接到纵梁1元件。可替代地，细部可以安装在挡块部件上。在这种情况下，挡块可以刚性地附接到支柱2，然后垫片10和细部4用于将挡块连接到纵梁1。这可以是用于在不移除和更换支柱2的情况下改装现有护栏系统的有用选择。可以简单地将现有的挡块移除并用包含垫片10连接细部的新挡块更换。其也可以以挡块和支柱2之间的可变形连接部使用，从而在释放时将挡块和支柱2分离。在背对背构型中，系统可以在一侧、两侧上安装有挡块或未安装挡块。

上面包含的信息示出了位于支柱2上的连接细部和位于纵梁1上的简单的孔隙4或槽。系统将通过纵梁1上的连接细部和支柱2上的简单连接点等同地工作。同样，连接可被调节90度(或任何其他角度)并且可以用于提供具有用于侧向移动(或在任意方向上的移动)的公差的释放机构。此外，上述连接可以通过导轨和支柱2二者上的细部而形成，上述细部成角度地分离，以在改变沿所有方向所施加载荷的情况下下提供可变的释放力。

已经仅通过示例的方式描述了护栏系统的各方面，并且应当了解的是，在不偏离本文权利要求的范围的情况下，可以对这些方面进行修改和添加。

Claims (21)

1.一种护栏系统，包括纵梁和至少一个支柱，所述纵梁和所述至少一个支柱经由至少一个紧固件和至少一个垫片间接地连结，其中所述至少一个垫片包括：

至少一个孔隙，所述至少一个孔隙接收穿过其中的所述至少一个紧固件；以及

至少部分地绕所述孔隙延伸的至少一个可变形区域，所述至少一个可变形区域至少部分地支承在所述至少一个紧固件的至少一部分上，并且相反的表面支承在支柱壁的至少一部分上；并且

在施加于所述纵梁或所述紧固件上的所施加的力或位移具有足够大小的情况下，所述至少一个垫片的所述至少一个可变形区域的至少一部分变形到使所述间接连结停止提供所述支柱和所述纵梁之间的间接附接的程度，从而释放或松开所述支柱和所述纵梁之间的连接。

2.根据权利要求1所述的护栏系统，其中所述纵梁的保持载荷仅通过所述至少一个垫片的一个或多个所述可变形区域从所述紧固件传递到所述支柱。

3.根据权利要求1或2所述的护栏系统，其中所述垫片具有圆形或半圆形形状。

4.根据前述权利要求中任一项所述的护栏系统，其中所述垫片被制造为扁平表面或者呈杯状，以至少部分地配装到支柱孔隙中的孔隙中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的护栏系统，其中所述垫片的宽度大于所述紧固件的最宽部分的宽度，使得所述紧固件能够在释放支柱垫片变形时不受阻碍地移动穿过所述支柱孔隙。

6.根据前述权利要求中任一项所述的护栏系统，其中变形导致所述间接连接断开或松开，所述断开或松开是：

所述垫片和所述紧固件被拉拽穿过所述纵梁或所述支柱的结果；或者

所述垫片从所述紧固件拆离进而允许所述支柱和梁拆离的结果；或者

如果所述紧固件本身内设置有可变形区域，则是所述紧固件本身分离的结果。

7.根据前述权利要求中任一项所述的护栏系统，其中所述孔隙具有长形开口，所述长形开口使得在向所述垫片施加变形力之前所述紧固件能够沿长形方向在预定范围内移动。

8.根据权利要求7所述的护栏系统，其中所述支柱孔隙的顶部的形状形成为用以控制所述系统的特性。

9.根据权利要求8所述的护栏系统，其中所述形状具有扁平的或外半圆形的端部，所述扁平的或外半圆形的端部允许所述紧固件到达所述细部的端部，使得所述垫片的端部上的材料与所述支柱的前表面上的材料搭接，并且一旦发生这种情况，由于由所述纵梁的厚度与所述支柱的厚度之间的偏移量产生的力偶矩，所述紧固件将相对于所述支柱的所述表面旋转。

10.根据前述权利要求中任一项所述的护栏系统，其中所述支柱孔隙的底部形成为使得其限制所述紧固件的向下的运动。

11.根据前述权利要求中任一项所述的护栏系统，其中所述支柱具有I形梁、C形通道、盒形部段、U形支柱、Z形支柱或Σ形支柱的横截面形状。

12.根据前述权利要求中任一项所述的护栏系统，其中引导装置突入到所述支柱的所述孔隙中，以干涉所述紧固件的所述运动。

13.根据权利要求12所述的护栏系统，其中所述引导装置突入到所述支柱的所述孔隙的顶部中，以干涉所述紧固件的所述运动，从而防止所述紧固件与所述支柱的所述前表面上的材料搭接。

14.根据权利要求12或13所述的护栏系统，其中所述引导装置由一材料形成，所述材料沿材料的长度方向具有至少一个皱折或折叠部。

15.根据前述权利要求中任一项所述的护栏系统，其中所述支柱的所述表面上的所述孔隙远离所述支柱的顶部。

16.根据前述权利要求中任一项所述的护栏系统，其中所述支柱处于大致直立/竖直的位置。

17.根据前述权利要求中任一项所述的护栏系统，其中所述纵梁遵循大致水平对齐的方式。

18.护栏系统支柱，至少一个紧固件和至少一个垫片，其中所述至少一个垫片包括：

至少一个孔隙，所述至少一个孔隙接收穿过其中的所述至少一个紧固件；以及

至少部分地绕所述孔隙延伸的至少一个可变形区域，所述至少一个可变形区域至少部分地支承在所述至少一个紧固件的至少一部分上，并且相反的表面支承在支柱壁的至少一部分上；并且

在施加于所述护栏系统支柱上的所施加的力或位移具有足够大小的情况下，所述至少一个垫片的所述至少一个可变形区域的至少一部分变形到使间接连结停止提供所述支柱和所述紧固件之间的间接附接的程度，从而释放或松开所述支柱和所述至少一个紧固件之间的连接。

19.用于在护栏系统中使用的至少一个垫片，包括：

至少一个孔隙，所述至少一个孔隙足够大以接收穿过其中的至少一个紧固件；以及

至少部分地绕所述孔隙延伸的至少一个可变形区域，所述至少一个可变形区域定大小为至少部分地支承在所述至少一个紧固件的至少一部分和护栏支柱的至少一部分中的一者或两者上；并且

在所述护栏系统上的载荷或所施加的位移具有足够大小的情况下，所述至少一个垫片的所述至少一个可变形区域的至少一部分变形到使一个或多个支承表面基本上被移除的程度。

20.根据权利要求19所述的至少一个垫片，其用于制造护栏系统。

21.一种阻止车辆的移动或使车辆的移动路径改变方向的方法，所述方法通过安装如权利要求1至17中任一项所述的护栏系统的步骤来实现。