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Die Erfindung betrifft ein energieabsorbierendes Fahrzeugrückhaltesystem vor einem seitlich an Straßen befindlichen Hindernis.
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Neben der Straße befindliche Hindernisse, insbesondere massive Betonwände, z. B. an Tunneleinfahrten oder in Tunnelnischen, stellen eine potentielle Gefahr für Fahrzeuge und deren Insassen dar und müssen abgesichert werden, um größeren Schaden an den Fahrzeugen und deren Insassen zu vermeiden.
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Energieabsorbierende Fahrzeugrückhaltesysteme sind im Stand der Technik bekannt. So beschreibt die
DE 10 2012 104 686 ein Fahrzeugrückhaltesystem in Form eines Anpralldämpfers, bei dem die Aufprallenergie durch Verformung von Dämpfungseinheiten in Verformungsenergie umgewandelt wird und so ein Fahrzeug für die Insassen im Wesentlichen gefahrlos abbremst. Das bekannte Fahrzeugrückhaltesystem wird jedoch an Plätzen eingesetzt, die einen hinreichenden Platz für eine relativ große Anzahl von Dämpfungseinheiten bereitstellen. Bei beengten Platzverhältnissen kann das bekannte Fahrzeugrückhaltesystem nicht eingesetzt werden. Solche Stellen mit einem begrenzten Platzangebot sind z. B. in Tunnelnischen anzutreffen, die in der Regel in Fahrtrichtung an einer querverlaufenden Wand enden. Hier kommt als zusätzliche Gefahr hinzu, dass die zur Fahrbahn gerichtete Ecke der Nischenstirnwand bei einem seitlichen Einfahren in die Nische ebenfalls einen schweren Unfall durch ein unkontrolliertes Ablenken herbeiführen kann. Auch sind oft an der Stirnseite der Nische eine Fluchttür oder auch Rettungsmittel wie ein Feuerlöscher angeordnet.
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Es sind auch Schutzeinrichtungen aus Beton mit einem New Jersey Profil bekannt. Solche Schutzeinrichtungen dienen dazu, ein von einer Fahrbahn abgekommenes Fahrzeug wieder auf die Fahrbahn zurückzuleiten. Aufgrund ihres Profils tendieren solche Schutzwände jedoch dazu, ein seitlich anfahrendes Fahrzeug anzuheben mit der Gefahr, dass das anfahrende Fahrzeug mit im Wesentlichen unverminderter Geschwindigkeit von der Schutzeinrichtung abprallt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes energieabsorbierendes Fahrzeugrückhaltesystem bereitzustellen, das auch bei beengten Platzverhältnissen, wie sie in Tunnelbuchten anzutreffen sind, eine gute Dämpfungsfunktion bereitstellt und gleichzeitigt bei einem seitlichen Anfahren ein kontrolliertes Ableiten ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst: vor dem Hindernis ist im Abstand ein energieabsorbierendes Fahrzeugrückhaltesystem mit Rückhalteeinrichtung angeordnet; die Rückhalteeinrichtung weist Dämpfungseinheiten auf, die jeweils hintereinander in Fahrtrichtung in drei parallel nebeneinander verlaufenden Längsreihen angeordnete sind; die Dämpfungseinheiten stehen mittelbar oder unmittelbar auf dem Boden und sind in Fahrtrichtung verschieblich; eine Einrichtung zum End-Abstützen der Rückhalteeinrichtung; mindestens eine in Fahrtrichtung verlaufende Führungseinrichtung, die im Falle einer seitlich einwirkenden Kraftkomponente einem seitlichen Ausweichen der Rückhalteeinrichtung entgegenwirkt, wobei mindestens eine der Längsreihen von einer die Führungseinrichtung bildenden Führungsschienenanordnung seitlich geführt ist.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung stellt zum einem bei einem im Wesentlichen in Fahrtrichtung erfolgenden Anprall eine hinreichende Energieabsorption bereit und ermöglicht zum anderen bei einem seitlichen Anfahren ein kontrolliertes Weiterführen eines Fahrzeuges zurück auf die Fahrbahn. Dieses Weiterführen wird durch die Führungsschienenanordnung ermöglicht, die einem seitlichen Ausweichen des gesamten Systems entgegenwirkt. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen mit einem höheren Gewicht wesentlich, da andernfalls infolge des höheren Gewichts das Fahrzeug das Rückhaltesystem aus seiner Position verschieben und das Fahrzeug unkontrolliert gegen die Stirnwand der Nische aufprallen könnte. Erfindungsgemäß hält die mindestens eine Schiene das System an der Stelle und lässt funktionsgemäß dessen Verschiebung bei einem Anprall eines Fahrzeuges nur in Fahrtrichtung zu. Insbesondere ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung bei einem Anprall auf das Kopfende der Einrichtung eine hohe Verminderung der Anprallgeschwindigkeit bereitgestellt. Auch bei einem seitlichen Anprall trägt die Verformbarkeit der Einrichtung zu einer Verminderung der Geschwindigkeit bei, wobei das Ausmaß vom Anprallwinkel abhängt – bei einem steilen Anprallwinkel ist die Verminderung der Geschwindigkeit größer als bei einem geringen Anprallwinkel.
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Vorteilhafterweise ist an jeder der Längsreihen eine Führungsschienenanordnung angeordnet, an der die Dämpfungseinheiten der jeweiligen Reihe mit einem der Fahrbahn abgewandten Bereich anliegen. Eine solche Anordnung bewirkt, dass seitliche Anprallkräfte über die gesamte Breite der Rückhalteeinrichtung an jeder Dämpfungseinheitenreihe aufgenommen und in der Boden eingeleitet werden, ohne dass die Einrichtung seitlich verschoben würde. Somit kann ein Fahrzeug in gewissem Ausmaß passiv kontrolliert wieder auf die Fahrbahn zurückgeführt werden. Der Kontakt zwischen der Führungsschiene und einer Dämpfungseinheit hängt von der Bauart der Dämpfungseinheit ab. Die Dämpfungseinheit kann eine Fußkonstruktion aufweisen, mit der die Dämpfungseinheit auf einem Boden oder Untergrund steht. Alternativ kann eine Dämpfungseinheit auch ohne eine besondere Fußkonstruktion unmittelbar auf dem Boden oder auf einer Gleitschienenanordnung stehen.
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Vorteilhaft ist dabei, dass die Schienenanordnung aus Winkeleisen besteht und im Boden verankert ist. Hierbei sind die Winkeleisen mit einem Schenkel auf dem Boden festgelegt, während der andere freie Schenkel im Winkel von nach oben ragt und für die zugeordnete Reihe von Dämpfungseinheiten eine Anlage bietet.
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Günstig ist es, dass in mindestens einer Längsreihe zehn Dämpfungseinheiten hintereinander stehen, somit zehn Querreihen gebildet sind, und die Dämpfungseinheiten in den Querreihen 7, 8 und 9 im Endbereich der Rückhalteeinrichtung vor der letzten Querreihe 10 vor dem Hindernis höher sind als im übrigen Bereich. Die angegebenen Anzahl von 10 hintereinander stehenden Dämpfungseinheiten bietet eine hinreichende Energieabsorptionskapazität in Längsrichtung, während die Anzahl von drei Längsreihen eine hinreichende Steifigkeit in Querrichtung liefert, wobei durch die Schienen diese Eigensteifigkeit noch zusätzlich erhöht wird. Infolge der größeren Höhe der Dämpfungselemente in den genannten hinteren Querreihen wird an diesem Ort auch oberhalb der Höhe der vorangehenden Dämpfungseinheiten Dämpfungskapazität bereitgestellt, die im letzten Drittel des Anprallvorgangs in die Dämpfung eingreift. Hierdurch erfolgt zunächst ein „weicher” Anprall, durch den leichtere Fahrzeuge bereits einen wesentlichen Teil ihrer Bewegungsenergie verlieren. Bei einem schwereren Fahrzeuge hingegen wird der wesentliche Teil der Bewegungsenergie im hinteren Bereich der Rückhalteeinrichtung in Verformungsenergie umgewandelt, wobei die höheren Dämpfungseinheiten die größte Verformungskapazität bereitstellen. Aber auch noch dann, wenn das schwerere Fahrzeug nach dem Zusammendrücken der vorderen niedrigen Dämpfungseinheiten diese übersteigen sollte, können die höheren Dämpfungseinheiten Dämpfungskapazität für das aufgestiegene Fahrzeug bereitstellen.
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Weiter ist es günstig, wenn zumindest die vorderen Querreihen 1 bis 5 eine niedrigere Energieabsorption aufweisen als nachfolgende Querreihen. Zumindest bestimmte diesen genannten Dämpfungseinheiten nachfolgende Dämpfungseinheiten sind mit einer inneren und/oder äußeren Verstärkungskonstruktion ausgestattet, so dass sie eine höhere Energieabsorption bereitstellen als vorangehende oder nachfolgende Querreihen.
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Die Dämpfungseinheiten können bevorzugt aus Dämpfungsrohren bestehen, wobei die Dämpfungsrohre zumindest bestimmter Querreihen von Dämpfungseinheiten, die eine höhere Energieabsorption bereitstellen als vorangehende oder nachfolgende Querreihen, mit einer dickeren Wandstärke ausgebildet sind als die Dämpfungsrohre 1 bis 5; letztere können mit einer niedrigeren Energieabsorption ausgestattet sein.
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Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrückhaltesystems ist die Rückhalteeinrichtung nach der letzten Dämpfungseinheit der fahrbahnnahen Längsreihe mit einer Ableit-Abstützung an dem Hindernis abgestützt.
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Vorteilhaft ist auch, wenn eine End-Abstützung in einem Abstand vor dem Hindernis im Untergrund verankert ist.
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Benachbarte Dämpfungseinheiten sind mittels Verbindungselementen und Stützplatten miteinander verbunden, wobei die Stützplatten im Abstand gleich oder kleiner dem Durchmesser einer Dämpfungseinheit paarweise parallel und symmetrisch zu der Längs-Symmetrieachse der Reihen zwischen zwei aufeinanderfolgend benachbarten Dämpfungseinheiten angeordnet sind.
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Vorteilhaft ist es, dass die Dämpfungseinheiten und die Stützbleche sowie die Einrichtung zum End-Abstützen der Rückhalteeinrichtung vor dem Hindernis aus schweißfähigem Material Stahl gefertigt sind und die Dämpfungseinheiten einerseits und die Verbindungselemente und Stützbleche andererseits an ihren Berühr- und Verbindungslinien mit einem zugeordneten Wandabschnitt der Dämpfungseinheit in Längsrichtung durch Verschweißen miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich eine kompakte Baueinheit, die vorgefertigt der Baustelle angeliefert werden kann.
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Einer einfachen Montage dient es, wenn Dämpfungseinheiten, die in Querrichtung einander entlang benachbarter Mantellinien berühren, mittels einer lösbaren Verbindung, z. B. Schraub- oder Keilverbindung miteinander verbunden sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrückhaltesystem in perspektivischer Ansicht in einer Tunnelbucht mit einem stirnseitig mittig auffahrenden PKW;
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2 eine Ansicht auf die Anordnung aus 1 von oben;
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3 eine schematische Ansicht von seitlich vorne einer im Boden verankerten, aus Winkeleisen bestehenden Schienenanordnung;
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4 eine perspektivische schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugrückhaltesystems von der Seite mit einer Ableit-Abstützung.
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Technische Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes energieabsorbierendes Fahrzeugrückhaltesystem 1 in perspektivischer Ansicht in einer Tunnelbucht mit einem stirnseitig mittig auffahrenden PKW dargestellt. Die Tunnelbucht ist eine Erweiterung in der Tunnelwand, die sich über eine vorbestimmte Strecke entlang der Fahrbahn erstreckt. Die Tunnelbucht weist an ihren Enden jeweils quer verlaufende Wände auf, die ein Hindernis 2 darstellen.
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Das energieabsorbierende Fahrzeugrückhaltesystem 1 ist im Abstand vor dem Hindernis 2 angeordnet und weist eine Rückhalteeinrichtung 3 mit Dämpfungseinheiten 4 auf. Diese sind jeweils hintereinander in Fahrtrichtung in drei parallel nebeneinander verlaufenden Längsreihen 5.1, 5.2 und 5.3 angeordnet. Die Dämpfungseinheiten 4 sind in dem dargestellten Ausbildungsbeispiel aus aufrecht stehenden Dämpfungsrohren gebildet, die mittelbar oder unmittelbar auf dem Boden oder einer Bahn stehen und sich bei einem Anprall verformen. Bei dem Anprall können sich die verformten Dämpfungsrohre in Fahrtrichtung verschieben.
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Die als Dämpfungsrohre ausgebildeten Dämpfungseinheiten 4 können jeweils einen Fuß aufweisen, der auf dem Boden gleitet oder sie können auch bei einer alternativen Ausbildung mit ihren unteren Rand unmittelbar auf dem Boden oder der genannten Bahn stehen.
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Am Ende der Rückhalteeinrichtung 3 ist eine Einrichtung zum End-Abstützen 6 angeordnet. Sie besteht aus einer Keilkonstruktion zwischen den Dämpfungsrohren der letzten Querreihe 9.10 und ist im Boden verankert (vergl. 3).
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In 2 ist eine in Fahrtrichtung verlaufende Führungseinrichtung 7 dargestellt, die in dem dargestellten Ausbildungsbeispiel aus einer Führungsschienenanordnung mit drei Führungschienen 7.1, 7.2 und 7.3 besteht. Die Führungsschienen 7.1, 7.2, 7.3 bestehen bei dieser Ausführung aus Winkeleisen und sind im Boden verankert. Infolge dieser Verankerung im Boden wirken die Führungsschienen im Falle einer seitlich einwirkenden Kraftkomponente einem seitlichen Ausweichen der Rückhalteeinrichtung entgegen. Es kann vorgesehen sein, die Führungsschienen mittels einer Schrauben-Bolzen Anordnung im Boden zu befestigen, wobei in den Führungsschienen jeweils ein quer zur Fahrtrichtung verlaufendes Befestigungs-Langloch ausgebildet sein kann, so dass bei einem seitlichen Anprall zunächst ein kraftschlüssige Verbindung hergestellt ist und im weiteren Verlauf des seitlichen Stoßes die formschlüssige Verbindung wirkt. Die Führungsschienen sind in dem in 2 dargestellten Beispiel so nahe an den Füßen der Dämpfungseinheiten angeordnet, dass diese Füße mit einem Seitenbereich an die Schienen zur Anlage kommen und so bei einem seitlichen Anprall eines Fahrzeug eine ausweichende Seitwärtsbewegung der Rückhalteeinrichtung verhindern. Alternativ zur dargestellten Form können die Führungsschienen auch in einem formschlüssigen Eingriff mit einem entsprechend ausgestalteten Bereich am Fuß stehen.
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Ebenfalls alternativ kann eine Ausbildung vorgesehen sein, bei der sich die Führungsschienen mit dem unteren Rand der Dämpfungsrohre in Kontakt befinden.
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Es ist mindestens eine der Längsreihen Dämpfungsrohre von der die Führungseinrichtung bildenden Schienenanordnung seitlich geführt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist für jede der drei Reihen der Dämpfungselemente eine Führungsschiene vorgesehen.
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Das in 1 dargestellte Ausbildungsbeispiel weist in den Querreihen 7, 8, und 9 Dämpfungseinheiten 7 auf, die höher sind als diejenigen in den Querreihen 1–6 oder in Quer-Reihe 10. Infolge der größeren Höhe kann eine höhere Energieabsorptionskapazität bereitgestellt werden. Diese höhere Kapazität ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Fahrzeug infolge des Anpralls angehoben werden sollte und sein Schwerpunkt im oberen Bereich oder über den vorangehenden Dämpfungsrohren liegen sollte.
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In dem in 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Dämpfungseinheiten der Querreihen 6–9 mit einer höheren Energieabsorption ausgestattet als vorangehende oder die nachfolgende Querreihe(n), so dass die vorderen Querreihen 1 bis 5 eine niedrigere Energieabsorption bereitstellen.
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Die Dämpfungseinheiten 4 der Querreihen 6–9 sind zu dem genannten Zweck mit einer inneren, in dem Dämpfungsrohr eingesetzten Verstärkungskonstruktion 10 ausgestattet. Alternativ zu einer solchen aus einem zusätzlichen, in Fahrtrichtung hintereinander stehendem Rohrpaar bestehenden Verstärkungskonstruktion kann auch die Wandstärke der Dämpfungseinheit vergrößert werden, wodurch ebenfalls eine größere Verformungsarbeit geleistet werden muss, die wiederum mehr Anprallenergie aufzehrt.
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In 3 und 4 ist eine Variante eines Fahrzeugrückhaltesystems dargestellt, bei der die Rückhalteeinrichtung 3 nach der letzten Dämpfungseinheit 10 der fahrbahnnahen Längsreihe 5.1 mit einer Ableit-Abstützung 11 an dem Hindernis abgestützt ist. Die Ableit-Abstützung 11 überbrückt den Abstand zur Nischenwand und ermöglicht ein Ableiten eines schräg seitlich anfahrenden Fahrzeugs, so dass die Gefahr eines Einhackens an der hinteren Kante des Tunnelbucht zur Fahrbahn vermindert werden kann.
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Benachbarte Dämpfungseinheiten 4 sind mittels Verbindungselementen 12 und Stützplatten 13 miteinander verbunden. Die Stützplatten 13 sind im Abstand gleich oder kleiner dem Durchmesser einer Dämpfungseinheit 4 paarweise parallel und symmetrisch zu der Längs-Symmetrieachse der Reihen zwischen zwei aufeinanderfolgend benachbarten Dämpfungseinheiten 4 angeordnet.
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Die Dämpfungseinheiten 4 und die Stützplatten 13 sowie die Einrichtung zum End-Abstützen 6 der Rückhalteeinrichtung 3 vor dem Hindernis sind aus einem schweißfähigen Material, vorzugsweise aus Stahl gefertigt. Die Dämpfungseinheiten 4 einerseits und die Stützbleche andererseits sind an ihren Berühr- und Verbindungslinien mit einem zugeordneten Wandabschnitt der Dämpfungseinheit in Längsrichtung durch Verschweißen miteinander verbunden.
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Dämpfungseinheiten 4, die in Längsrichtung einander entlang benachbarter Mantellinien berühren, sind mittels der Verbindungselemente 12, die z. B. eine Schraubverbindung oder eine Keilverbindung sein kann, miteinander verbunden.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungen beschränkt. Vielmehr fallen auch Abwandlungen unter den Schutz der Ansprüche, soweit es sich bei diesen um Mittel handelt, die dem Fachmann nicht ohne weiteres geläufig sind. So kann z. B. vorgesehen sein, die Höhe der Dämpfungseinheiten kontinuierlich bis auf eine vorbestimmte Höhe ansteigen zu lassen, um die Energieabsorptionskapazität über die Länge des Fahrzeugrückhaltesystems kontinuierlich zu verändern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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