KR101401119B1 - 가드레일 단부 안전장치 모듈 - Google Patents

가드레일 단부 안전장치 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가드레일 단부와 차량의 정면 충돌 사고 발생 시 충격 흡수부가 선로부를 따라 차량 충돌 방향으로 이동하며 속도를 서서히 감속하여 충돌 에너지를 감소시키는 에너지 흡수형 가드레일 단부 안전장치 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈은 도로 측면 하단에 일정 길이로 설치된 선로부와 상기 선로부에 이동가능하게 결합된 충격 흡수부로 구성된다. 충격 흡수부는 프레임과 마찰부재 및 탄성부재를 포함하며 마찰부재는 프레임 내부에 위치하고 선로부의 상단부와 접한다. 탄성부재는 마찰부재 상단에 결합되며 마찰부재를 탄성 지지한다. 본 발명의 선로부 상부면에는 하나 이상의 돌출된 걸림턱이 형성되고, 걸림턱과 마찰부재 간의 마찰력을 이용하여 충격 흡수부의 이동속도를 점진적으로 저감시킨다.
본 발명에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈은 차량이 가드레일의 단부에 충돌하였을 경우, 충격 흡수부가 선로부를 따라 충돌 방향으로 이동하며 충격 에너지를 흡수하여 도로의 안전도를 개선시킬 수 있다.

Description

가드레일 단부 안전장치 모듈 {safety device module for guardrail end terminals}
본 발명은 가드레일 단부 안전장치 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로 가드레일 단부와 차량의 정면충돌 사고 발생시 충격 흡수부가 선로부를 따라 차량 충돌 방향으로 이동하며 속도를 서서히 저감하여 충돌 에너지를 감소시키는 충격 흡수형 가드레일 단부 안전장치 모듈에 관한 것이다.
가드레일의 설치목적은 도로에서 이탈되는 차량이 탈선되지 않도록 도로의 중앙이나 갓길에 설치되어 차량의 충돌 사고 발생시 탑승자의 안전을 확보하고자 하는 것이다. 그러나 도로에 설치되고 있는 가드레일의 종단부는 차량을 관통할 수 있는 형상을 하고 있어 사고 시 탑승자가 치명상을 입을 가능성이 매우 높다. 실제로 이동하는 차량이 도로상에 설치된 가드레일의 단부에 충돌하였을 경우 레일이 차량 내부로 관통되어 탑승자에게 직접적인 상해를 입히는 경우가 종종 발생되고 있다. 따라서 가드레일은 가드레일의 종단부가 위험을 야기하지 않도록 설치되어야 한다.
현재 우리나라에서 사용 중인 "도로안전시설 설치 및 관리지침"에서는 단부처리방법을 두 가지 형식으로 제안하고 있는데, 단부를 길 바깥쪽으로 구부리는 단부처리와 절토부에 고정하는 단부처리이다. 국내의 고속도로나 국도에서 가드레일의 단부처리방법으로는 땅속 매입형, 굴곡형, 원형 등의 형태가 주를 이루고 있다. 고속도로에서 흔히 볼 수 있는 레일을 구부려 땅속으로 묻는 형태는 차량의 전복을 유도할 수 있는 가능성과 더불어 차량이 상당한 거리까지 공중으로 뜨는 문제점을 야기할 수 있다. 굴곡형과 원형 단부처리시설은 차량이 최초 충돌하는 레일의 단부에 유선형의 넓은 면을 부착하여 충돌시의 하중을 다소 분산시키는 효과가 있다.
하지만 굴곡형과 원형 단부처리시설의 경우에도 차량의 단부 정면 충돌시 내부를 관통하는 문제점을 근본적으로 해결하지는 못하여 여전히 탑승자에게 치명적인 상해를 입힐 수 있다.
본 발명의 목적은 차량이 가드레일의 단부에 충돌하였을 경우, 가드레일이 차량 내부를 관통하여 탑승자에게 직접적인 상해를 입히는 것을 방지할 수 있는 가드레일 단부 안전장치 모듈을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈은 선로부와 충격 흡수부를 포함한다. 선로부는 도로의 측면 하단에 일정 길이로 설치된다. 충격 흡수부는 측면에 가드레일이 결합되고 선로부의 상부에 이동 가능하게 결합되며, 차량 충돌시 선로부의 궤도를 따라 이동하면서 완충작용을 한다.
본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈의 선로부상에 형성된 걸림턱은 충격 흡수부의 이동 방향을 따라 선단부에 선단 경사면이 형성되고, 충격 흡수부의 내부 하단에 위치한 마찰부재는 하단부 일측이 걸림턱의 선단부 경사면에 대응되는 하단 경사면이 형성된다.
본 발명에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈은 차량이 가드레일의 단부에 충돌하였을 경우, 충격 흡수부가 선로부를 따라 충돌 방향으로 이동하며 충격 에너지를 흡수하여 차량 탑승자를 상해의 위험으로부터 보호하고 도로의 안전도를 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈의 정면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈의 측면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치의 작동 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈의 외관을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈의 정면을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈(100)은 도로의 가드레일 측면 하단에 일정 길이로 선로부(110)와 선로부(110) 상에서 이동가능하게 결합된 충격 흡수부(120)를 포함한다.
선로부(110)는 충격 흡수부(120)가 선로부(110)의 궤도를 따라 이동이 가능하도록 지지하며 일방향으로 길게 이어져 형성된다. 선로부(110)는 지면에 고정하여 설치되는 고정부(111)와 고정부(111)에서 상단의 양측면으로 연장하여 돌출된 연장부(112)로 구성된다.
충격 흡수부(120)는 선로부(110)와 별도로 분리 또는 일체로 구성될 수 있으며, 차량이 가드레일 단부에 정면충돌하거나 다른 외부 충격이 일어날 경우 발생하는 충돌 에너지를 흡수하고 그 충격 에너지에 의하여 선로부(110)의 궤도를 따라 이동할 수 있게 설치된다. 충격 흡수부(120)는 선로부(110) 최종단부에서 출발하여 선로부(110)의 궤도를 따라 일정부분까지 이동이 가능하도록 설치된다. 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 안정장치 모듈(100)을 실제 도로상에 설치할 경우 충격 흡수부(120)의 최초 위치는 차량과의 충돌시 차량과 직접 접할 수 있는 선로부(110)의 최종단부에 위치하도록 한다.
충격 흡수부(120)는 가드레일의 탈부착이 가능한 가드레일 지지부(150)와 결합된다. 가드레일 지지부(150)의 양 측면에는 충격 흡수부(120)와 동일한 방향으로 이동이 가능한 이동형 가드레일(130)이 설치된다. 가드레일 지지부(150)와 이동형 가드레일(130)은 가드레일 지지홀더(151)에 의해 탈부착이 가능하도록 설치된다. 가드레일 지지부(150)의 측면에 이동형 가드레일(130)이 고정되도록 가드레일 지지홀더(151)는 이동형 가드레일(130)의 전방 일단을 지지한다. 이동형 가드레일(130)의 후방 일단은 고정형 가드레일(131)과 연결되어 전후방향으로 이동 가능하게 설치된다. 이동형 가드레일(130)은 차량이 가드레일의 측방향에 충돌하는 경우 일반적인 고정형 가드레일(131)의 작용 원리와 같이 인장력으로 충돌 하중에 저항할 수 있도록 한다, 차량이 가드레일의 단부와 정면 충돌시에는 충격 흡수부(120)와 같은 방향으로 이동하며 충격 에너지의 발생을 저감시키는 완충작용을 할 수 있도록 설치된다.
충격 흡수부(120)의 양 측면의 밑부분이 하방으로 연장하여 형성되고, 양 측의 하방으로 연장된 부분이 다시 고정부(111) 방향으로 연장되어 정면에서 보았을 때 양 측면이 "ㄷ"형태인 이동부(125)를 형성한다. 이동부(125)는 선로부(110)의 연장부(112)를 일부 감싸는 형태로 선로부(110)와 결합한다. 이동부(125)의 내측에 선로부(110)의 연장부(112)가 위치하도록 하여 충격 흡수부(120)가 선로부(110)의 궤도를 따라 이동이 가능하도록 결합된다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 이동부(125)와 연장부(112)의 결합 구조를 통하여 충격 흡수부(120)가 차량의 충돌과 같은 외부의 강한 충격을 받더라도 이동부(125)가 선로부(110)의 궤도에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 차량이 가드레일의 단부와 정면 충돌시에 충격 흡수부(120)는 차량과 충돌시 선로부(110)의 궤도를 따라 차량의 운동방향과 같은 방향으로 이동하며 완충작용을 할 수 있도록 설치된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈의 측면을 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈(100)은 선로부(110)의 상부면에는 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상의 돌출된 걸림턱(113)이 형성된다. 걸림턱(113)은 선로부(110)가 일정 위치에서 돌출되도록 상측을 향하여 소정각도를 이루며 절곡되고 측면에서 보았을 때 사다리꼴의 형상을 이루며 형성된다. 걸림턱(113)은 충격 흡수부(120)의 이동 방향을 따라 선단부에 선단 경사면이 형성되며, 선로부(110) 상단에 복수개가 형성될 수 있다. 하나 혹은 복수개의 걸림턱(113)은 선로부(110)의 궤도를 따라 이동하는 충격 흡수부(120)의 운동에 영향을 주어 충격 흡수부(120) 이동속도를 저감시킨다. 걸림턱(113)은 충격흡수부(120)의 반발 탄성에 의한 역(逆)이동을 방지하여 차량 충돌시 발생할 수 있는 2차 사고를 미연에 방지하는 기능을 한다.
충격 흡수부(130)의 전방에는 완충부 커버(141)가 결합되는 완충부(140)가 형성될 수 있다. 완충부(140)는 차량과 가드레일의 단부의 충돌시 차량이 직접적으로 충돌하는 부분이기 때문에 차량 관통을 방지하기 위하여 반달면 형태의 충격면을 넓게 설치할 수 있다. 충격 흡수부(120)와 차량이 충돌하는 경우, 완충부(140)에서 1차적인 충격을 흡수하게 된다. 완충부(140)는 충격 에너지의 발생을 최대한 흡수하기 위하여 탄성이 풍부하고 인장강도가 큰 물질을 사용하여야 한다. 따라서 완충부(140)를 구성하는 물질은 엔지니어링 플라스틱의 일종인 우레탄(urethane: 에틸 카르바민산)을 사용하는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 충격 흡수부(120)는 프레임(121)과, 프레임(121) 내부에서 상하로 이동가능하게 설치되며 선로부(110)의 상부면과 접하는 마찰부재(122)와, 프레임(121)의 상부면과 마찰부재(122)를 연결하는 탄성부재(123)를 구비한다.
프레임(131)의 양 측면에는 프레임(131) 내부와 직접 연결되는 개구부(126)가 형성된다. 프레임(131) 내부에 위치한 마찰부재(122) 혹은 탄성부재(123)의 상태를 확인하거나 내용물을 교체 혹은 수리하려고 하는 경우 프레임(131)의 양 측면에 형성된 개구부(126)를 통하여 사용자가 프레임(131) 내부에 용이하게 접근할 수 있다
프레임(121) 내부에 선로부(110)의 상부면과 접하는 위치에 마찰부재(122)가 형성된다. 마찰부재(122)의 하단은 측면에서 보았을 때 윗변이 길고 밑변이 짧은 사다리꼴 형상을 하고 있으며, 마찰부재(122)의 상단은 하단보다 가로축의 길이가 다소 긴 직사각형의 형상으로 이루어진다. 전체적으로 보면 마찰부재(122)는 밑면과 윗면이 평평한 육면체의 형상으로 이루어진다.
외부 충격 발생시 충격 흡수부(120)가 이동을 함에 따라 마찰부재(122) 역시 선로부(110)의 상단을 따라 이동하게 되는데, 이 과정에서 선로부(110) 상단에 돌출되어 있는 걸림턱(113)과 마찰부재(122)가 직접 접하게 된다. 마찰부재(122)의 하단부 일측에 걸림턱(113)의 선단부 경사면에 대응되는 하단 경사면이 형성된다. 충격 흡수부(120)와 함께 이동하는 마찰부재(122)는 선로부(110) 상단의 걸림턱(113)과 접하게 되고, 이 때 마찰부재(122)와 걸림턱(113)의 양 경사면이 서로 접할 때 마찰력이 발생하여 선로부(110)의 궤도를 따라 이동하는 충격 흡수부(120)의 이동 속도를 저감시킨다.
프레임(121) 내부에 마찰부재(122)와 프레임의 상부면을 연결하고 탄성력을 가진 탄성부재(123)가 마찰부재(122)와 결합되어 형성된다. 탄성부재(123)는 마찰부재(122)의 변위이동시 마찰부재(122)를 탄성 지지한다. 이 때 프레임(121)의 상부면이 탄성체(123)의 상방을 지지하는 지지대 역할을 하게 된다. 탄성부재(123)는 탄성부재(123)를 안정적으로 지지하는 탄성부재 지지부(124)와 결합하여 설치될 수 있다. 탄성부재(123)는 마찰부재(122)와 걸림턱(123)과의 마찰력 발생시 마찰부재(122)에 전달되는 하중에 의하여 압축될 수 있는 정도의 탄력성을 가지며, 도 3에 도시된 실시예와 같이 스프링으로 이루어질 수 있다.
프레임(121) 내측에는 요입홈(127)이 형성되어 요입홈(127)에 마찰부재(122)의 이탈을 방지하는 고정부재(128)가 삽입될 수 있다. 이탈방지용 고정부재(128)가 삽입됨으로써 외부 충격에 의해 마찰부재(122)의 변위가 상측 방향으로 이동할 경우, 고정부재(128)를 통해 마찰부재(122)가 프레임(121)에서 이탈되거나 소정 위치 이상으로 이동되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈의 작동 상태도이다.
도 4에 도시된 바를 바탕으로 본 발명의 실시예에 따른 가드레일 단부 안전장치 모듈의 작동 및 효과를 설명한다.
차량이 가드레일의 단부에 정면충돌하는 경우, 충격 흡수부(220)가 선로부(210)의 궤도를 따라 이동하여 차량의 운동 방향으로 충격 흡수부(220)의 변위가 이동한다. 충격 흡수부(220)가 도 4에 도시된 가속구간(도4의 a ~ b )을 지나 선로부(210) 상면에 돌출된 제 1 걸림턱(213a)의 선단 경사면에 이르게 되면, 마찰부재(222)의 경사면과 걸림턱(213)의 경사면 간에 발생하는 마찰력에 의해 충격 흡수부(220)의 이동 속도는 감속된다(도4의 b ~ c ).
마찰부재(222)와 제 1 걸림턱(213a)과의 마찰력 발생시 마찰부재(222)에 전달되는 하중에 의하여 마찰부재(222)의 변위가 상방향으로 이동하고, 이에 따라 마찰부재(222) 상단의 탄성체(223)가 압축 탄성한다. 탄성체(223)의 압축 탄성으로 인하여 마찰부재(222)의 변위는 급격히 변하지 않고 서서히 이동하며, 이에 따라 마찰부재(222)와 걸림턱(213)과의 마찰력이 점진적으로 감소한다. 따라서 선로부(210)의 궤도를 따라 이동하는 충격 흡수부(220)의 이동속도 역시 급격히 감소하지 않고 서서히 감소한다.
충격 흡수부(220)의 감속구간(도4의 b ~ c)을 지남에 따라 충격 흡수부(220)의 속도 및 운동량이 서서히 감소하여 차량에 전달되는 하중 역시 점진적으로 감소되므로 1차적으로 충격 하중을 저감하게 된다. 이후 충격 흡수부(220)가 제 2 걸림턱(223b) 혹은 그 이상의 복수개의 걸림턱에 의해 최종 정지하는 경우, 후속 걸림턱(223b)이 이미 속도가 저감된 충격 흡수부(220)를 정지시킴과 동시에 2차적으로 충격 하중을 흡수하는 역할을 한다.
따라서 본 발명은 차량의 가드레일 단부 정면충돌 사고시에 발생하는 충격 하중을 단계적으로 흡수하고 차량에 전해지는 외부 충격력을 상쇄시킬 수 있다. 이러한 원리로 본 발명은 사고 발생시 운전자 및 탑승객의 안전을 최대한 확보할 수 있다. 또한 사고 발생시 차량의 파손과 같은 물적 피해를 최소화 시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 가드레일 단부 안전장치 모듈
110, 210: 선로부 111: 고정부
112: 연장부 113, 213: 걸림턱
213a: 제 1 걸림턱 213b: 제 2 걸림턱
120, 220: 충격 흡수부 121: 프레임
122, 222: 마찰부재 123, 223: 탄성체
124: 탄성체 지지부 125: 이동부
126: 개구부 127: 요입홈
128: 고정부재
130: 이동형 가드레일 131: 고정형 가드레일
140: 완충부 141: 완충부 커버
150: 가드레일 지지부 151: 가드레일 지지홀더

Claims (4)

  1. 도로의 측면에서 일정 길이로 설치된 선로부; 및
    측면에 가드레일이 결합되며, 상기 선로부의 상부에 이동 가능하게 결합되어 차량 충돌시 상기 선로부를 따라 이동하면서 완충작용을 하는 충격 흡수부;를 포함하고
    상기 선로부의 상부면에는 길이 방향을 따라 적어도 하나의 돌출된 걸림턱이 형성되며,
    상기 충격 흡수부는 프레임과, 상기 프레임 내부에서 상하로 이동 가능하게 설치되며 상기 선로부의 상부면과 접하는 마찰부재와, 상기 프레임의 상부면과 상기 마찰부재를 연결하는 탄성부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 가드레일 단부 안전장치 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 걸림턱은 상기 충격 흡수부의 이동 방향을 따라 선단부에 선단 경사면이 형성되며,
    상기 마찰부재는 하단부 일측이 상기 걸림턱의 선단부 경사면에 대응되는 하단 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 가드레일 단부 안전장치 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 내부에 상기 탄성부재를 안정적으로 고정시키는 탄성부재 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가드레일 단부 안전장치 모듈
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