CN209227446U - 一种公路匝道口防撞装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种公路匝道口防撞装置，属于道路安全设备技术领域，包含底板、滑轨组件、支架、警示导向牌、弹性系统和碰撞面板；所述支架固定于所述底板上板面一端，所述警示导向牌固定于支架上端，所述滑轨组件固定于所述底板上板面，所述弹性系统可滑动的连接于所述滑轨组件，沿滑轨组件方向，弹性系统一端固定连接于所述支架，所述碰撞面板连接于弹性系统的另一端，本实用新型设计合理、结构简单，能够吸收从正面和侧面产生的极大的撞击能量，有效减少了碰撞发生时的人员伤亡和财产损失。
Description
技术领域
本实用新型属于道路安全设备技术领域，特别是涉及一种公路匝道口防撞装置。
背景技术
匝道口是指立交桥和高架路上下两条道路相连接的路段，也指高速公路与邻近的辅路相连接的路段，在光线不好的情况下，行车经过匝道口是非常危险的，常常因为看不清而导致车辆撞击匝道口，现有的匝道口通常由金属材料的钢板制成，车辆撞上去常常导致车毁人亡，造成极大的经济损失和人员伤亡。
因此，如何解决上述问题成为本领域人员研究的重点。
实用新型内容
本实用新型的目的就是提供一种公路匝道口防撞装置，能够解决上述问题。
本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：
一种公路匝道口防撞装置，包含若干沿横向依次排列的旋转筒组件；旋转筒组件包含沿纵向设置的至少两个弹性旋转筒,所述弹性旋转筒包含旋转轴和套设于所述旋转轴的筒体，所述旋转轴垂直于底板且能够横向滑动的连接于底板；每组旋转筒组件中，所述旋转轴的上端夹设于第一弹性板组件之间，所述旋转轴的下端夹设于第二弹性板组件之间，所述第一弹性板组件和第二弹性板组件均由两平行的弹性板构成；相邻两旋转筒组件的旋转轴的上端和下端均通过第一板弹簧组件对应连接；位于尾端的旋转筒组件的旋转轴的上端和下端均通过第一板弹簧组件与支架连接；位于首端的旋转筒组件的旋转轴的上端和下端均通过第二板弹簧组件与碰撞面板连接。
作为优选，所述底板沿横向设有滑轨组件，所述旋转筒组件还包含固定架；
所述固定架包含固定板、支撑滑块和立柱；若干所述立柱竖直设于固定板上板面，立柱分别设于每个旋转筒组件的相邻旋转轴之间，立柱上端夹设于所述第一弹性板组件的两弹性板之间，立柱下端夹设于所述第二弹性板组件的两弹性板之间；所述固定板下板面设有若干用以连接所述滑轨组件的滑槽，所述滑槽与所述立柱一一对应且位于立柱正下方；若干所述支撑滑块分别设于滑槽两侧的固定板下板面。
作为优选，所述旋转筒组件的弹性旋转筒的数量为2个；所述第一板弹簧组件包含第一弹性圈、第二弹性圈和第三弹性圈；第一弹性圈、第二弹性圈和第三弹性圈位于同一水平面，第一弹性圈和第三弹性圈分别位于第二弹性圈两侧；第一弹性圈呈半月形且向立柱所在竖直平面弯折，第二弹性圈的非连接部分向外弯折，第三弹性圈与第一弹性圈呈镜像对称，第一弹性圈和第三弹性圈通过第一弹性板组件和第二弹性板组件连接于所述旋转轴，第二弹性圈通过第一弹性板组件和第二弹性板组件连接于所述立柱。
作为优选，所述第一弹性圈和第三弹性圈由内凹弹性板和外凸弹性板围合而成；所述第二弹性圈由两个外凸弹性板围合而成；所述内凹弹性板包含第一连接板和内凹板，所述第一连接板分别固定于所述内凹板两端，所述外凸弹性板包含第二连接板和外凸板，所述第二连接板分别固定于所述外凸板两端。
作为优选，所述底板沿横向设有滑轨组件；所述旋转轴下端设有用以连接所述滑轨组件的滑槽。
作为优选，所述弹性旋转筒本体与第二弹性板组件的接触面间设有旋转垫片。
作为优选，所述第二板弹簧组件由若干C形弹性板构成，第二板弹簧组件以滑轨组件所在平面为轴对称。
作为优选，所述防撞装置还包含警示导向牌，所述警示导向牌设于所述支架上方。
作为优选，所述滑轨组件包含工形滑轨和轨道卡条；所述轨道卡条一端连接于所述底板，轨道卡条另一端将所述工形滑轨的下端卡接于轨道卡条和底板之间；所述滑槽为T形滑槽；所述工形滑轨的上端可滑动的卡设于滑槽的两凸块内。
作为优选，所述滑槽由两匚形槽相对拼合而成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
当车辆撞击碰撞面板时，当碰撞能量较小时，碰撞能量由第一板弹簧和第二板弹簧吸收，到碰撞能量较大时，力量超过第一板弹簧和第二板弹簧的屈服强度，第一板弹簧和第二板弹簧失效，旋转筒组件发生横向滑动，相邻旋转筒组件的弹性旋转筒相互抵接，由弹性旋转筒的筒体承受碰撞能量；当车辆从侧面撞击时，由于弹性旋转筒的筒体能够绕旋转轴旋转，车辆的撞击动量会改变方向，减小了车辆对装置的撞击能量，且弹性筒能够吸收较大的撞击能量。
本实用新型设计合理、结构简单，能够有效的吸收正面和侧面发生的碰撞能量，减小碰撞产生的人员伤亡和财产损失；正面撞击时，利用板弹簧吸收较小的碰撞能量，装置能恢复原样，装置不发生损毁，减小装置的维修次数，从而减小使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1是本实用新型实施例一所提供的公路匝道口防撞装置的示意图；
图2是本实用新型实施例一所提供的公路匝道口防撞装置的正视图；
图3是图2中a处的局部放大图；
图4是本实用新型实施例一所提供的旋转筒组件的正视图；
图5是本实用新型实施例三所提供的旋转筒组件的正视图；
图6是本实用新型实施例二所提供的旋转筒组件的正视图；
图7是本实用新型实施例一、实施例二和实施例三所提供的外凸弹性板的俯视图；
图8是本实用新型实施例一、实施例二和实施例三所提供的内凹弹性板的俯视图；
图9是本实用新型实施例一、实施例二和实施例三所提供的第一弹性圈或第三弹性圈的立体示意图；
图10是本实用新型实施例一、实施例二和实施例三所提供的第二弹性圈的立体示意图；
图11是本实用新型实施例一、实施例二和实施例三所提供的C形弹性板的俯视图；
附图标记：1-底板，2-旋转筒组件，21-弹性旋转筒，211-旋转轴，212-筒体，22-第一弹性板组件，23-第二弹性板组件，24-固定架，241-固定板，242-支撑滑块，243-立柱，244-滑槽，25-旋转垫片，3-第一板弹簧组件，31-第一弹性圈，32-第二弹性圈，33-第三弹性圈，34-内凹弹性板，341-第一连接板，342-内凹板，35-外凸弹性板，351-第二连接板，352-外凸板，4-支架，5-第二板弹簧组件，51-C形弹性板，6-碰撞面板，7-滑轨组件，71-工形滑轨，72-轨道卡条，8-警示导向牌。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例一
如图1至图4所示，一种公路匝道口防撞装置，包含四组沿横向依次排列的旋转筒组件2；旋转筒组件2包含沿纵向设置的两个弹性旋转筒21,所述弹性旋转筒21包含旋转轴211和套设于所述旋转轴211的筒体212，所述旋转轴211垂直于底板1且能够横向滑动的连接于底板；每组旋转筒组件2中，所述旋转轴211的上端夹设于第一弹性板组件22之间，所述旋转轴211的下端夹设于第二弹性板组件23之间，所述第一弹性板组件22和第二弹性板组件23均由两平行的弹性板构成；相邻两旋转筒组件2的旋转轴211的上端和下端均通过第一板弹簧组件3对应连接；位于尾端的旋转筒组件2的旋转轴211的上端和下端均通过第一板弹簧组件3与支架4连接；位于首端的旋转筒组件2的旋转轴211的上端和下端均通过第二板弹簧组件5与碰撞面板6连接。
当车辆撞击碰撞面板时，当碰撞能量较小时，碰撞能量由第一板弹簧和第二板弹簧吸收，到碰撞能量较大时，力量超过第一板弹簧和第二板弹簧的屈服强度，第一板弹簧和第二板弹簧失效，旋转筒组件发生横向滑动，相邻旋转筒组件的弹性旋转筒相互抵接，由弹性旋转筒的筒体承受碰撞能量；当车辆从侧面撞击时，由于弹性旋转筒的筒体能够绕旋转轴旋转，车辆的撞击动量会改变方向，减小了车辆对装置的撞击能量，且弹性筒能够吸收较大的撞击能量。
进一步的，所述底板1沿横向设有滑轨组件7，所述旋转筒组件2还包含固定架24；
所述固定架24包含固定板241、支撑滑块242和立柱243；若干所述立柱243竖直设于固定板241上板面，立柱243分别设于每个旋转筒组件2的相邻旋转轴211之间，立柱243上端夹设于所述第一弹性板组件22的两弹性板之间，立柱243下端夹设于所述第二弹性板组件23的两弹性板之间；所述固定板241下板面设有若干用以连接所述滑轨组件7的滑槽244，所述滑槽244与所述立柱243一一对应且位于立柱243正下方；若干所述支撑滑块242分别设于滑槽244两侧的固定板241下板面。
采用以上设计，当车辆发生正面碰撞时，旋转筒组件带动固定件沿滑轨运动，使碰撞能量沿轨道传递，旋转筒组件和旋转筒组件间产生更好的抵接效果，避免发生碰撞时导致旋转筒组件不在同一直线上，不发生抵接，失去吸收碰撞能量的效果，且在滑槽两侧设置支撑滑块能有效的防止旋转筒组件的倾翻。
进一步的，如图1、图9和图10所示，所述第一板弹簧组件3包含第一弹性圈31、第二弹性圈32和第三弹性圈33；第一弹性圈31、第二弹性圈32和第三弹性圈33位于同一水平面，第一弹性圈31和第三弹性圈33分别位于第二弹性圈32两侧；第一弹性圈31呈半月形且向立柱所在竖直平面弯折，第二弹性圈32的非连接部分向外弯折，第三弹性圈33与第一弹性圈31呈镜像对称，第一弹性圈31和第三弹性圈33通过第一弹性板组件22和第二弹性板组件23连接于所述旋转轴211，第二弹性圈32通过第一弹性板组件22和第二弹性板组件23连接于所述立柱243；采用以上设计，能够有效的使碰撞能量横向的传递，避免发生弯折，同时使板弹簧组件的受力较为均匀，没有碰撞弱点，同时，当板弹簧组件发生损毁时，方便零件的更换，同时减小装置的组成零件的复杂程度，使得更换很小的、成本很低的零件就能恢复装置，有效的降低了装置的维修成本。
进一步的，所述第一弹性圈31和第三弹性圈33由内凹弹性板34和外凸弹性板35围合而成；所述第二弹性圈32由两个外凸弹性板35围合而成；所述内凹弹性板34包含第一连接板341和内凹板342，所述第一连接板341分别固定于所述内凹板342两端，所述外凸弹性板35包含第二连接板351和外凸板352，所述第二连接板351分别固定于所述外凸板352两端；采用以上设计，当板弹簧组件发生损毁时，方便零件的更换，同时减小装置的组成零件的复杂程度，使得更换很小的、成本很低的零件就能恢复装置，有效的降低了装置的维修成本。
进一步的，所述弹性旋转筒21本体与第二弹性板组件23的接触面间设有旋转垫片25，采用以上设计，有效的增大了筒体的转动能力，使筒体转动更顺换，避免发生侧面碰撞时，筒体被卡死，导致不能改变撞击动量方向，从而减小车辆对装置的撞击能量，导致装置的损毁。
进一步的，所述第二板弹簧组件5由若干C形弹性板51构成，第二板弹簧组件5以滑轨组件7所在平面为轴对称，C形弹性板为常见的弹性板形态，有效的降低了制造成本，同时减小装置的组成零件的复杂程度，使得更换很小的、成本很低的零件就能恢复装置，有效的降低了装置的维修成本。
进一步的，所述防撞装置还包含警示导向牌8，所述警示导向牌8设于所述支架4上方，警示导向牌能够对司机产生醒目的提示作用，减小撞击本装置的可能，并且警示导向牌能够指明路向。
进一步的，所述滑轨组件7包含工形滑轨71和轨道卡条72；所述轨道卡条72一端连接于所述底板1，轨道卡条72另一端将所述工形滑轨71的下端卡接于轨道卡条72和底板1之间；所述滑槽244为T形滑槽244；所述工形滑轨71的上端可滑动的卡设于滑槽244的两凸块内；采用以上设计，T形滑槽卡接在工形滑轨上，有效的避免了发生撞击时旋转筒组件发生脱轨。
另一方面，滑槽244由两匚形槽相对拼合而成，匚形槽为非常常见的零部件，有效的降低了装置的制造成本。
碰撞分析：
本装置采用的内凹板和外凸板的长度为255mm，内凹板和外凸板的曲率半径为650mm，内凹板和第一连接板倒角连接，倒角曲率半径为40mm，倒角角度为90°，外凸板和第二连接板倒角连接，倒角曲率半径为40mm，倒角角度为90°，第一连接板和第二连接板的长度为60mm，相互连接时重叠部分为60mm，形成的内凹弹性板和外凸弹性板的高度为80mm，以上所说的零件的制作材料均为8mm厚的Q235钢板。
因此，当碰撞面板承受载荷时，弹簧板组件能承受5.5吨的静压力。
本装置采用的弹性旋转筒的筒体采用EVA材料制成，制成的筒体的理化性能如下表所示：
| 项目 | 技术要求 |
| 表观密度kg/m<sup>2</sup> | ≥125 |
| 拉伸强度MPa | ≥1.15 |
| 断裂伸长率％ | ≥320 |
| 压缩永久变形％ | ≥38 |
| 回弹率％ | ≥72 |
由电脑软件模拟筒体在40吨的静压力的作用下的变形情况：
在40吨的静压力下，发生120.84mm的压缩变形。
综上所述，当前面板承受载荷时，该板弹簧只能承受5.5吨的静压力，超过则屈服变形而失效，弹簧力失效后，撞击力被传递到弹性旋转筒的筒体上。由弹性旋转筒的筒体的屈服变形来吸收剩余的撞击能量。并将这种能量转化为内能(热量散发出去)。这种弹性旋转筒的筒体吸收剩余撞击能量是由多级滚筒来完成的，因此，装置可以一直施加5.5吨的阻力(由板弹簧施加)，当所有板弹簧失效时，系统可以一直施加40吨的阻力(由弹性旋转筒的筒体施加)。
弹簧阻力做功：W1＝5.5×(2.2-0.35×4)×104N﹒M＝4.4C；
滚筒阻力最大做功：W2＝40×0.12084×4×104N﹒M＝19.33×104N﹒M；
故总的阻力功：W总＝2.373×105N﹒M。
正面撞击能量计算：
目前我国大多数道路的限速为60km/h，大多数的轿车的质量小于1.5吨。因此，假设撞击速度为60km/h，撞击质量为1.5吨：
则撞击动量为：p＝mv＝60/3.6×1.5＝2.5×105N﹒m/s
撞击能量为：e＝1/2mv2＝1/2×1.5×103×(60/3.6)2
＝2.08×105N﹒m
综上所述，总的阻力功2.373×105N﹒M＞撞击能量2.08×105N﹒M，故该装置正面撞击能量能够被完全吸收。则说明装置正面撞击是合理的。
侧面撞击能量计算：
目前我国大多数道路的限速为60km/h，大多数的轿车的质量小于1.5吨。因此，假设撞击速度为60km/h，撞击质量为1.5吨，撞击角度为20°：
因为是旋转滚筒，故车辆的撞击动量被改变方向，动量的改变量＝sin(20)×1.5×60/3.6/10×104N﹒M/s＝8550.5N﹒m/s。
假设本装置有效长度2.2米，故车辆在该装置的碰撞作用时间为2.2/16.667＝0.13s。
车辆作用于滚筒的作用力为8550.5/0.13＝6.57吨。
因此车辆作用于滚筒的作用力远远小于滚筒的承受力，能被完全吸收，则说明装置侧面撞击是合理的。
实施例二
如图6所示，本实施例包含实施例一的所有内容，特别的是：所述底板1沿横向设有滑轨组件7；所述旋转轴211下端设有用以连接所述滑轨组件7的滑槽244。
实施例三
如图5所示，本实施例包含实施例一的所有内容，特别的是：本实施例的旋转筒组件的弹性旋转筒的数量为3。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种公路匝道口防撞装置，其特征在于：包含若干沿横向依次排列的旋转筒组件(2)；旋转筒组件(2)包含沿纵向设置的至少两个弹性旋转筒(21),所述弹性旋转筒(21)包含旋转轴(211)和套设于所述旋转轴(211)的筒体(212)，所述旋转轴(211)垂直于底板(1)且能够横向滑动的连接于底板(1)；每组旋转筒组件(2)中，所述旋转轴(211)的上端夹设于第一弹性板组件(22)之间，所述旋转轴(211)的下端夹设于第二弹性板组件(23)之间，所述第一弹性板组件(22)和第二弹性板组件(23)均由两平行的弹性板构成；相邻两旋转筒组件(2)的旋转轴(211)的上端和下端均通过第一板弹簧组件(3)对应连接；位于尾端的旋转筒组件(2)的旋转轴(211)的上端和下端均通过第一板弹簧组件(3)与支架(4)连接；位于首端的旋转筒组件(2)的旋转轴(211)的上端和下端均通过第二板弹簧组件(5)与碰撞面板(6)连接。
2.根据权利要求1所述的公路匝道口防撞装置，其特征在于：所述底板(1)沿横向设有滑轨组件(7)，所述旋转筒组件(2)还包含固定架(24)；
所述固定架(24)包含固定板(241)、支撑滑块(242)和立柱(243)；若干所述立柱(243)竖直设于固定板(241)上板面，立柱(243)分别设于每个旋转筒组件(2)的相邻旋转轴(211)之间，立柱(243)上端夹设于所述第一弹性板组件(22)的两弹性板之间，立柱(243)下端夹设于所述第二弹性板组件(23)的两弹性板之间；所述固定板(241)下板面设有若干用以连接所述滑轨组件(7)的滑槽(244)，所述滑槽(244)与所述立柱(243)一一对应且位于立柱(243)正下方；若干所述支撑滑块(242)分别设于滑槽(244)两侧的固定板(241)下板面。
3.根据权利要求2所述的公路匝道口防撞装置，其特征在于：所述旋转筒组件(2)的弹性旋转筒(21)的数量为2个；所述第一板弹簧组件(3)包含第一弹性圈(31)、第二弹性圈(32)和第三弹性圈(33)；第一弹性圈(31)、第二弹性圈(32)和第三弹性圈(33)位于同一水平面，第一弹性圈(31)和第三弹性圈(33)分别位于第二弹性圈(32)两侧；第一弹性圈(31)呈半月形且向立柱所在竖直平面弯折，第二弹性圈(32)的非连接部分向外弯折，第三弹性圈(33)与第一弹性圈(31)呈镜像对称，第一弹性圈(31)和第三弹性圈(33)通过第一弹性板组件(22)和第二弹性板组件(23)连接于所述旋转轴(211)，第二弹性圈(32)通过第一弹性板组件(22)和第二弹性板组件(23)连接于所述立柱(243)。
4.根据权利要求3所述的公路匝道口防撞装置，其特征在于：所述第一弹性圈(31)和第三弹性圈(33)由内凹弹性板(34)和外凸弹性板(35)围合而成；所述第二弹性圈(32)由两个外凸弹性板(35)围合而成；所述内凹弹性板(34)包含第一连接板(341)和内凹板(342)，所述第一连接板(341)分别固定于所述内凹板(342)两端，所述外凸弹性板(35)包含第二连接板(351)和外凸板(352)，所述第二连接板(351)分别固定于所述外凸板(352)两端。
5.根据权利要求1所述的公路匝道口防撞装置，其特征在于：所述底板(1)沿横向设有滑轨组件(7)；所述旋转轴(211)下端设有用以连接所述滑轨组件(7)的滑槽(244)。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的公路匝道口防撞装置，其特征在于：所述弹性旋转筒(21)本体与第二弹性板组件(23)的接触面间设有旋转垫片(25)。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的公路匝道口防撞装置，其特征在于：所述第二板弹簧组件(5)由若干C形弹性板(51)构成，第二板弹簧组件(5)以滑轨组件(7)所在平面为轴对称。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的公路匝道口防撞装置，其特征在于：所述防撞装置还包含警示导向牌(8)，所述警示导向牌(8)设于所述支架(4) 上方。
9.根据权利要求2或5所述的公路匝道口防撞装置，其特征在于：所述滑轨组件(7)包含工形滑轨(71)和轨道卡条(72)；所述轨道卡条(72)一端连接于所述底板(1)，轨道卡条(72)另一端将所述工形滑轨(71)的下端卡接于轨道卡条(72)和底板(1)之间；所述滑槽(244)为T形滑槽(244)；所述工形滑轨(71)的上端可滑动的卡设于滑槽(244)的两凸块内。
10.根据权利要求9所述的公路匝道口防撞装置，其特征在于：所述滑槽(244)由两匚形槽相对拼合而成。
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2018
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