CN111206530A - 一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，包括支撑柱和护栏板，护栏板长度方向间隔设有消能单元，消能单元包括外曲面护板、内曲面支撑板、压缩吸能体、塑形吸能板和弹性消能体，压缩吸能体设于外曲面护板与内曲面支撑板的中心，塑形吸能板围绕压缩吸能体设置，弹性消能体包括沿公路宽度方向设置的第一弹性体和沿公路走向设置的第二弹性体，第二弹性体的两端分别与相邻两个第一弹性体的中部连接，当车辆任意角度与防护栏发生碰撞时，撞击力作用于外曲面护板，又分散于压缩吸能体、塑形吸能板和弹性消能体进行消能，弹性消能体能够将作用力沿公路走向和宽度方向分解，实现分向消能，以此提高消能效果，降低对车辆和护栏碰撞的变形。

Description

一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏

技术领域

本发明涉及公路安全保障技术领域，具体涉及一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏。

背景技术

高速公路规划设计过程中不可避免会采用小半径曲线路段，小半径曲线路段会对车辆产生较大的离心力，由于行驶在高速公路的车速较快，驾驶员视距相对较差，极易发生车辆碰撞防护栏并引发连环碰撞的事故，连环碰撞中碰撞防护栏角度具有不确定性，驾驶员和乘客极易受到强烈的碰撞，特别容易发生重大、特大伤亡事故，因此高速公路两边均安装防护栏和防护网，防止车辆冲出高速公路，保护车辆和乘客，减少事故造成的损失。

目前高速公路普遍使用的防护栏为：波形梁防护栏、混凝土防护栏、缆索防护栏、滚筒式防护栏等，现有防护栏的安全防护性能满足高速公路一般标准段的应用需求，能降低事故损失，但对于小半径曲线路段来说，其阻挡、缓冲与导向三方面构成的综合安全性能均有所下降。

本公司申请的发明专利(申请号：CNCN2017107622610)公开一种高速公路小半径曲线路段防护体系，包括直线护栏和与直线护栏相接的弯曲护栏；弯曲护栏由若干弯曲护栏单元构成，弯曲护栏单元包括第二支撑柱和固定在第二支撑柱上的第二护栏体；第二护栏体包括第二U型钢槽、第二防护层、压缩垫和至少两组压缩机构，压缩机构安装在第二U型钢槽和第二防护层之间，压缩垫设置在相邻的两组压缩机构之间，压缩垫一端紧贴在第二U型钢槽内，另一端与第二防护层齐平，该发明能有效降低碰撞对防护栏和车辆结构的影响，但实际投入使用时存在如下不足：

1、对于高速连环碰撞事故而言，车辆碰撞护栏的角度为在180°中的任意角度，其具有不确定性，因此，该发明提供的防护体系对于0°至45°和135°至180°弯曲段碰撞的防护效果是极其有限的；

2、在安装过程中，由于弹簧的数量较多，极易因安装不规范而导致弹簧变形，进而使防护体系难以达到预期的效果；

因此，针对高速高路小半径曲线路段设计一种专用防护栏显得尤为重要。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，该防护栏可有效缓冲车辆对防护栏任意角度碰撞产生的撞击力，降低对人员和车辆的损伤。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，包括沿公路走向间隔设于公路两侧的支撑柱和上下间隔安装于支撑柱侧部的护栏板，每个护栏板长度方向上间隔且可拆卸安装有多个消能单元；

所述消能单元包括外曲面护板、内曲面支撑板、压缩吸能体、塑形吸能板和弹性消能体，所述内曲面支撑板和外曲面护板平行于公路走向设于护栏板的内侧，所述内曲面支撑板与护栏板可拆卸连接；所述压缩吸能体的两端分别与外曲面护板的内曲面中心、内曲面支撑板的外曲面中心连接，所述塑形吸能板围绕压缩吸能体设置，且该塑形吸能板的两侧部分别与外曲面护板的内曲面、内曲面支撑板的外曲面连接，所述弹性消能体为多个，且间隔设于内曲面支撑板和外曲面护板之间；

所述弹性消能体包括沿公路宽度方向设置的至少两个第一弹性体和沿公路走向设置的第二弹性体，所述第二弹性体的两端分别与相邻两个第一弹性体的中部连接，当外曲面护板受到碰撞时，所述第一弹性体受力发生弹性形变，并带动第二弹性体发生弹性形变消能。

基于上述方案，当高速行驶的车辆或发生连环碰撞的车辆任意角度与防护栏发生碰撞时，碰撞产生的撞击力作用于外曲面护板，外曲面护板又分散作用于压缩吸能体、塑形吸能板和弹性消能体进行消能，压缩吸能体具有连接外曲面护板与内曲面支撑板、压缩吸能的双重作用，塑形吸能板能通过压缩变形实现吸能，弹性消能体能够将作用力沿公路走向和宽度方向进行分解，实现分向消能，这样可提高防护栏的消能效果，最大范围的降低对车辆和护栏碰撞变形，避免护栏和车辆整体结构发生变形，降低事故损失。

进一步限定，第一弹性体包括连接部、伸缩杆A、压缩体A、伸缩杆B及压缩体B，所述连接部固设于外曲面护板的内曲面上，所述伸缩杆A一端与连接部固定连接，另一端与压缩体A伸缩连接，所述压缩体B固设于内曲面支撑板的外曲面，所述伸缩杆B与伸缩杆A共线，该伸缩杆B一端与压缩体A固定连接，另一端与压缩体B伸缩连接。

有益效果：基于上述的第一弹性体，其采用两级消能，一方面可提高沿公路宽度方向上的消能效果，另一方面有助于快速触发第二弹性体沿公路走向伸缩吸能。

进一步限定，所述压缩体A包括壳体A和装设在壳体A内的压缩材料A，所述壳体A具有开口，所述伸缩杆A的一端固设有万向球，所述万向球可移动设于壳体A内。

有益效果：通过万向球连接伸缩杆A与压缩体A，外曲面护板上的作用力通过万向球向压缩体A内的四周进行发散，使壳体A内的压缩材料A能够适时压缩消能，从而提高一定范围内任意角度碰撞时的消能效果。

进一步限定，所述伸缩杆A和伸缩杆B均套设有第一弹簧。

有益效果：设置第一弹簧有助于提高伸缩杆A伸缩时的消能效果。

进一步限定，所述压缩体A围绕开口设置限位管，所述限位管的内径为伸缩杆A直径的3倍至8倍。

有益效果：通过设置限位管使伸缩杆A在一定范围内旋转，可使碰撞作用力快速传递给压缩材料和第二弹性体进行吸能。

进一步限定，所述第二弹性体包括伸缩体A、伸缩体B及连杆，所述伸缩体A和伸缩体B分别固设于在两个压缩体A相对的侧壁，所述连杆一端可滑动设于伸缩体A内，另一端可滑动设于伸缩体B内。

进一步限定，所述消能单元外包覆有防晒膜，所述防晒膜外表面设置有提醒驾驶员注意的反光层。

进一步限定，所述塑形吸能板为双W型泡沫铝板材。

进一步限定，所述压缩吸能体为由外至里体积逐渐增大的阶梯状吸能泡沫。

与现有技术相比，本发明有益效果：

1、本发明提供的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏代替了传统的金属防护栏、混凝土防护栏和缆索防护栏，能有效降低车辆任意角度碰撞防护栏时对防护栏和车辆结构的影响，提高了防护栏抗撞性能，为高速公路抗撞减震提供了全新的思路，其具有结构简单、成本低廉、安装简便的优点。

2、作用于外曲面护板的撞击力传递给弹性消能体，弹性消能体能够调整方向并将作用力沿公路走向和宽度方向进行分解，实现分向消能，能进一步提高防护栏的消能效果，最大范围的降低对车辆和护栏碰撞变形，避免了护栏和车辆整体结构发生变形，降低事故损失。

3、利用万向球连接伸缩杆A与压缩体A，外曲面护板上的作用力通过万向球向压缩体A内压缩材料A的四周进行发散，使压缩材料A能够适时多角度压缩消能，由此可提高任意角度碰撞时的消能效果。

4、多个消能单元间隔安装在护栏板的长度方向上，当发生碰撞时，消能单元具有足够的压缩空间，发生碰撞的消能单元压缩后与相邻的消能单元接触，能够将碰撞力传递到其他消能单元，实现分散消能。

5、消能单元与护栏板可拆卸连接，便于更换已经损坏的消能单元。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明提供的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏分布示意图；

图2为图1所示防护栏局部示意图；

图3为图2中弹性消能体的结构示意图；

图4为图2中第一弹性体的剖视图；

图5为图2中压缩吸能体的剖视图；

图6为图2中塑形吸能板的剖视图；

附图标记中，1、支撑柱；2、护栏板；3、消能单元；31、外曲面护板；32、内曲面支撑板；33、压缩吸能体；34、塑形吸能板；35、第一弹性体；351、连接部；352、伸缩杆A；353、压缩体A；353a、壳体A；353b、压缩材料A；353c、万向球；354、伸缩杆B；355、压缩体B；356、第一弹簧；357、限位管；357、限位管；36、第二弹性体；361、伸缩体A；361a、壳体B；361b、滑块；361c、第二弹簧；362、伸缩体B；363、连杆；37、防晒膜；38、螺丝组合。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图4所示，本发明提供的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，其包括支撑柱1、护栏板2和消能单元3组成。

如图1所示，支撑柱1沿公路走向间隔设于公路两侧，其采用现有技术中常见的混凝土柱或钢柱，所述护栏板2上下间隔安装于支撑柱1侧部，该护栏板2为两条或三条，优选地，护栏板2采用现有技术中常见的热镀锌护栏板2。

本发明的创新之处在于：

每个护栏板2长度方向上间隔且可拆卸安装有多个消能单元3，所述消能单元3面向公路基面方向设置。

如图2所示，消能单元3包括外曲面护板31、内曲面支撑板32、压缩吸能体33、塑形吸能板34和弹性消能体，内曲面支撑板32和外曲面护板31平行于公路走向设于护栏板2的内侧，所述内曲面支撑板32与护栏板2可拆卸连接；

在本实施例中，外曲面护板31上开设有至少两个安装通孔，消能单元3通过贯穿安装通孔的螺丝组合38固定在护栏板2上，这样便于快速安装或更换已经损坏的消能单元3。

在本实施例中，相邻两个消能单元3之间的间隙根据碰撞速度产生的撞击力和消能单元3消能效率综合确定。

在本实施例中，外曲面护板31优选塑料板，内曲面支撑板32优选钢板。

如图2所示，压缩吸能体33、塑形吸能板34和弹性消能体均位于外曲面护板31和内曲面支撑板32之间，压缩吸能体33的两端分别与外曲面护板31的内曲面中心、内曲面支撑板32的外曲面中心连接，塑形吸能板34围绕压缩吸能体33设置，且该塑形吸能板34的两侧部分别与外曲面护板31的内曲面、内曲面支撑板32的外曲面连接，所述弹性消能体为多个，且间隔设于内曲面支撑板32和外曲面护板31之间；

在本实施中，压缩吸能体33为由外至里体积逐渐增大的阶梯状吸能泡沫，发生碰撞时，越靠近外曲面护板31的吸能泡沫变形量越大，吸能越多，而且由于其接触面积最小，当其变形发生至极致时，依然不会对塑形吸能板34变形造成影响。

在本实施例中，所述塑形吸能板34为双W型泡沫铝板材，双W型泡沫铝板材具有吸收冲击能力强、容易加工的性能。

如图2所示，弹性消能体包括沿公路宽度方向设置的至少两个第一弹性体35和沿公路走向设置的第二弹性体36，所述第二弹性体36的两端分别与相邻两个第一弹性体35的中部连接，当外曲面护板31受到碰撞时，所述第一弹性体35受力发生弹性形变，并带动第二弹性体36发生弹性形变消能。

如图3和图4所示，第一弹性体35包括连接部351、伸缩杆A352、压缩体A353、伸缩杆B354及压缩体B355，所述连接部351固设于外曲面护板31的内曲面上，所述伸缩杆A352一端与连接部351固定连接，另一端与压缩体A353伸缩连接，所述压缩体B355固设于内曲面支撑板32的外曲面，所述伸缩杆B354与伸缩杆A352共线，该伸缩杆B354一端与压缩体A353固定连接，另一端与压缩体B355伸缩连接。

当车辆与防护栏发生碰撞时，作用于外曲面护板31的撞击力传递给第一弹性体35，第一弹性体35两级消能，一方面可提高公路宽度方向上的消能效果，另一方面有助于快速触发第二弹性体36沿公路走向伸缩吸能。

如图3所示，压缩体A353包括壳体A353a和装设在壳体A353a内的压缩材料A353b，所述壳体A353a具有开口，所述伸缩杆A352的一端固设有万向球353c，所述万向球353c可移动设于壳体A353a内。

在本实施例中，压缩材料A353b优选橡胶材料，外曲面护板31上的作用力通过万向球353c向压缩体A353内的四周进行发散，使壳体A353a内的压缩材料A353b能够适时压缩消能，从而提高一定范围内任意角度碰撞时的消能效果。

在本实施例中，伸缩杆A352和伸缩杆B354均套设有第一弹簧356，通过设置第一弹簧356可进一步提高第一弹性体35的消能效果。

如图3所示，压缩体A353围绕开口设置限位管357，所述限位管357的内径为伸缩杆A352直径的3倍至5倍，通过设置限位管357使伸缩杆A352在一定范围内旋转，可使碰撞作用力快速传递给压缩材料和第二弹性体36进行吸能。

如图3所示，第二弹性体36包括伸缩体A361、伸缩体B362及连杆363，所述伸缩体A361和伸缩体B362分别固设于在两个压缩体A353相对的侧壁，所述连杆363一端可滑动设于伸缩体A361内，另一端可滑动设于伸缩体B362内。

在本实施例中，伸缩体A361和伸缩体B362的结构相同，均包括壳体B361a、滑块361b和第二弹簧361c，所述壳体B361a具有开口，滑块361b置于壳体B361a内，并抵靠在第二弹簧361c上，该滑块361b与连杆363固定连接，当受到撞击分向作用力时，伸缩体A361或伸缩体B362中的第二弹簧361c受力压缩吸能。

在本实施例中，消能单元3外包覆有防晒膜37，所述防晒膜37外表面设置有提醒驾驶员注意的反光层。

基于上述的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏代替了传统的金属防护栏、混凝土防护栏和缆索防护栏，能有效降低车辆任意角度碰撞防护栏时对防护栏和车辆结构的影响，提高了防护栏抗撞性能，为高速公路抗撞减震提供了全新的思路，其具有结构简单、成本低廉、安装简便的优点。

作用于外曲面护板31的撞击力传递给弹性消能体，弹性消能体能够将作用力沿公路走向和宽度方向进行分解，实现分向消能，能进一步提高防护栏的消能效果，最大范围的降低对车辆和护栏碰撞变形，避免了护栏和车辆整体结构发生变形，从而降低事故损失。

利用万向球353c连接伸缩杆A352与压缩体A353，外曲面护板上的作用力通过万向球353c向压缩体A353内压缩材料A353b的四周进行发散，使压缩材料A353b能够适时多角度压缩消能，由此可提高任意角度碰撞时的消能效果。

多个消能单元3间隔安装在护栏板2的长度方向上，当发生碰撞时，消能单元3具有足够的压缩空间，发生碰撞的消能单元3压缩后与相邻的消能单元3接触，能够将碰撞力传递到其他消能单元3，实现作用力的分散消能。

消能单元3与护栏板2可拆卸连接，可便于更换已经损坏的消能单元3。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，包括沿公路走向间隔设于公路两侧的支撑柱(1)和上下间隔安装于支撑柱(1)侧部的护栏板(2)，其特征在于：每个护栏板(2)长度方向上间隔且可拆卸安装有多个消能单元(3)；

所述消能单元(3)包括外曲面护板(31)、内曲面支撑板(32)、压缩吸能体(33)、塑形吸能板(34)和弹性消能体，所述内曲面支撑板(32)和外曲面护板(31)平行于公路走向设于护栏板(2)的内侧，所述内曲面支撑板(32)与护栏板(2)可拆卸连接；所述压缩吸能体(33)的两端分别与外曲面护板(31)的内曲面中心、内曲面支撑板(32)的外曲面中心连接，所述塑形吸能板(34)围绕压缩吸能体(33)设置，且该塑形吸能板(34)的两侧部分别与外曲面护板(31)的内曲面、内曲面支撑板(32)的外曲面连接，所述弹性消能体为多个，且间隔设于内曲面支撑板(32)和外曲面护板(31)之间；

所述弹性消能体包括沿公路宽度方向设置的至少两个第一弹性体(35)和沿公路走向设置的第二弹性体(36)，所述第二弹性体(36)的两端分别与相邻两个第一弹性体(35)的中部连接，当外曲面护板(31)受到碰撞时，所述第一弹性体(35)受力发生弹性形变，并带动第二弹性体(36)发生弹性形变消能。

2.根据权利要求1所述的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，其特征在于，所述第一弹性体(35)包括连接部(351)、伸缩杆A(352)、压缩体A(353)、伸缩杆B(354)及压缩体B(355)，所述连接部(351)固设于外曲面护板(31)的内曲面上，所述伸缩杆A(352)一端与连接部(351)固定连接，另一端与压缩体A(353)伸缩连接，所述压缩体B(355)固设于内曲面支撑板(32)的外曲面，所述伸缩杆B(354)与伸缩杆A(352)共线，该伸缩杆B(354)一端与压缩体A(353)固定连接，另一端与压缩体B(355)伸缩连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，其特征在于，所述压缩体A(353)包括壳体A(353a)和装设在壳体A(353a)内的压缩材料A(353b)，所述壳体A(353a)具有开口，所述伸缩杆A(352)的一端固设有万向球(353c)，所述万向球(353c)可移动设于壳体A(353a)内。

4.根据权利要求3所述的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，其特征在于，所述伸缩杆A(352)和伸缩杆B(354)均套设有第一弹簧(356)。

5.根据权利要求4所述的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，其特征在于，所述压缩体A(353)围绕开口设置限位管(357)，所述限位管(357)的内径为伸缩杆A(352)直径的3倍至5倍。

6.根据权利要求5所述的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，其特征在于，所述第二弹性体(36)包括伸缩体A(361)、伸缩体B(362)及连杆(363)，所述伸缩体A(361)和伸缩体B(362)分别固设于在两个压缩体A(353)相对的侧壁，所述连杆(363)一端可滑动设于伸缩体A(361)内，另一端可滑动设于伸缩体B(362)内。

7.根据权利要求1所述的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，其特征在于，所述消能单元(3)外包覆有防晒膜(37)，所述防晒膜(37)外表面设置有提醒驾驶员注意的反光层。

8.根据权利要求1所述的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，其特征在于，所述塑形吸能板(34)为双W型泡沫铝板材。

9.根据权利要求1所述的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，其特征在于，所述压缩吸能体(33)为由外至里体积逐渐增大的阶梯状吸能泡沫。

10.根据权利要求1所述的一种用于高速公路小半径曲线路段的防护栏，其特征在于，所述外曲面护板(31)上开设有至少两个安装通孔，所述消能单元(3)通过贯穿安装通孔的螺丝组合(38)固定在护栏板(2)上。

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