專利名稱：公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種公路交通安全的防護裝置，特別是鋼板護欄端部可解體消能安全防護裝置。(二) 背景技術世界衛(wèi)生組織2004年的研究結果表明，道路交通事故比鐵路、空難事故嚴重得多，造成 的死亡人數(shù)甚于戰(zhàn)爭，每年道路交通死亡人數(shù)約120萬人，導致傷殘約5千萬人，造成的經(jīng)濟 損失約占各國G D P的1 %至3 %。為此，各國政府無不把預防和減少交通事故作為重要的 執(zhí)政目標。在中國，隨著公路建設的飛速發(fā)展和汽車社會的到來，交通安全也成為政府和民 眾日益關心的議題。我國汽車保有量約占全世界的2%，但道路交通事故死亡人數(shù)卻占全世 界的10%，多年高居世界第一。近年來，連續(xù)數(shù)年死亡人數(shù)超過l O萬人，平均每天死亡3 0 0人，相當于每天有一架民航客機失事。安全事故給人民生命財產(chǎn)造成了重大損失，給傷 亡者家屬帶來了巨大的悲痛，也對我國經(jīng)濟社會發(fā)展，公路基礎設施建設和國際聲譽造成很 大負面影響。如果按發(fā)展中國家道路交通事故損失占GDP的P/。的最低模式計算，我國GDP總量 約為20萬億元，每年道路交通事故經(jīng)濟損失約為2000億元。交通部從2003年開始在全國國省 干線公路上實施以"消除隱患、珍視生命"為主題的"公路安全保障"工程，對國省干線公 路中的急彎、陡坡、視距不良、路側險要路段進行改造，通過增設鋼或混凝土防撞護欄，增 設標志牌，設置公路線形誘導標志等安全防護設施，提高公路行車的安全性。同時，一些新 的設計理念和設施也被陸續(xù)提出。眾所周知，高速公路或其它等級公路上都設有大量的鋼板護欄，通常情況下，其突兀的未 經(jīng)安全處理的堅硬端頭和端部連帶的不可屈服和斷裂的鋼式立柱，對過往車輛而言是非常危 險的。當路面狀況不良，雨雪天氣路滑造成的失控車輛，突發(fā)緊急狀況進行車輛躲閃，或因 司機駕駛疲勞而駛入路側不幸撞到這些危險的鋼板護欄端頭時，堅硬的護欄端頭會直接刺入 車體造成車內(nèi)司駕人員的傷亡，另外，端部連帶的不可屈服和不可斷裂的鋼式立柱會使碰撞 車輛傾覆，造成人員傷亡和車輛財產(chǎn)損失。所以，考慮公路用鋼板護欄端部的安全設計和處 理裝置已成為"公路安全保障"工程的當務之急。(三) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種新的公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝置，解決失控車輛
撞向鋼板護欄端部時，其突兀的危險的鋼板護欄端頭和護欄插入車廂，以及護欄端部一系 列立柱不可解體而造成車輛傾覆和人體承受太大沖擊力而造成乘員傷害或致死的嚴重裝置問 題。簡單而言，本發(fā)明主要解決兩個問題 一是解決鋼板護欄端頭易插入車廂的問題，二是 解決鋼板護欄端部立柱在預定強度下的解體消能問題。本發(fā)明的技術方案這種公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝置，與護欄端部連接， 護欄由護欄板3和立柱4連接而成，在護欄板與立柱之間有墊塊8，其特征在于該裝置套在 護欄板3的端部，其來車方向的正面有防護盾牌面板l、防護盾牌面板后面與滑動嵌套2連成 一體，滑動嵌套2套在護欄板3上，形如腳趾前開口的長筒靴，其尾部邊緣鋒利，其頭部開口 一側內(nèi)壁有流線形滑道IO，滑動嵌套2在與立柱同側連有一側向突出的推塊6，在推塊同側的 護欄板3上連接一剪切螺栓7，在推塊后方的立柱4與剪切螺栓7之間連接一鋼索5。上述防護盾牌面板l是矩形、圓形、橢圓形、梯形、三角形或異形。上述防護盾牌面板l上有交通警示標識貼膜。上述防護盾牌面板l外部邊緣帶有向前方，即來車方向的突起毛邊12。 上述推塊6的材料為鋼材，推塊側向突出的距離大于護欄板至立柱的距離。 上述推塊6和滑動嵌套2端部開口為左側開口或右側開口 。 上述滑動嵌套2的材料為鋼材，滑動嵌套中間部分為鏤空結構。 上述立柱4為鋼制，其橫截面是工字形、王字形、空心圓形或矩形。 上述立柱4底部在地面以上和/或地面以下分布有通孔9。上述立柱4、護欄板3、防護盾牌面板1和滑動嵌套均經(jīng)過防銹處理，表面覆有防銹鍍 層、油漆層或涂料防銹層。本發(fā)明的工作原理為了使新的公路用可解體鋼板護欄端部在被失控車輛撞擊時能夠迅 速解體并吸收一定的沖擊能量，并且避免其堅硬的端頭刺入車體，從而保護車內(nèi)人員的生命 安全，必須在端頭部分套裝上一個100厘米至200厘米左右的前面帶有盾牌功能的滑動嵌套裝 置，其盾牌碰撞接觸面積要足夠大并保障一定形狀和質(zhì)量，在車輛撞擊下，該滑動嵌套結構 在鋼板護欄上滑動并導引鋼板護欄在左側或右側出口向側后方遠離車體方向順利滑出，同時 必須使端頭附近5米至20米內(nèi)的立柱在距地面0至20厘米的高度位置解體或屈服，以防止地面 殘留部分掛住車輛底部造成翻車。該解體或屈服強度取決于兩方面的因素， 一是立柱的結 構、材料、形狀、尺寸、數(shù)目、埋深和安裝方式；二是立柱的制作材料和加工工藝。另一 方面，在考慮立柱可解體特性的同時，還必須兼顧鋼板護欄的整體功能要求，保證側向20度 角內(nèi)碰撞下具備鋼板護欄的基本強度和剛度，耐腐蝕能力，安裝，維護和替換的方便性以及
外觀和節(jié)省材料等。為簡單說明起見，將失控車輛看作質(zhì)量為m的質(zhì)點，撞擊鋼板護欄端部之前的速度為M， 撞擊護欄端部第一根立柱之后的速度為V2，則車輛在作用時間為^的撞擊過程中，受到的撞 擊力F工為F尸m(v廣V2)/t工 (1)根據(jù)動能守恒、動量守恒原理和變加速運動公式Sfmv!2/2-mv22/2 (2)假定鋼板護欄端部不論是撞斷還是倒伏彎曲，撞擊的作用時間t都差不多，由于m和w相 同，失控車輛受到的撞擊力Fp就主要取決于V2。鋼板護欄端部第一根立柱被高速車輛撞斷屈 服的情況下，車輛還可能繼續(xù)前進，即以剩余能量和剩余速度V2〉0撞向第二根、第三根護欄 立柱，直至車輛以符合人體安全的加速度撞至第N根立柱停止，此時的剩余能量和速度Vn為令。N次撞擊后的作用原理和簡化公式 Fn=m(Vn-Vn+l)/tn (3)根據(jù)動能守恒、動量守恒原理和變加速運動公式，車輛能量衰減可用下面公式表達ASfmv!2/2-mv22/2…-mvn11/2 (4)綜上所述，端部碰撞防護盾牌面板的形狀和面積，以及第一至第N根的立柱屈服強度或 抗剪切強度成為設計的關鍵部分，而屈服強度或抗剪切強度直接與作用力F工至Fn相關。如果 鋼板護欄端部立柱的斷裂或屈服強度或沖擊功過低，即很容易被撞斷或屈服，則撞斷或屈服 后車輛仍會保持很高的速度V2，危險還將發(fā)生在下一次撞擊，換言之，這種情況下鋼板護欄 端部沒有起到很好的消能作用；反之，如果鋼板護欄端部立柱的斷裂強度或屈服強度過大， 不易被撞斷或能量在該點的能量損失過大，碰撞過程中的減速度會導致車內(nèi)人員受到傷害， 也不合適。從加速度的角度看，車內(nèi)人員一般能承受不大于20個G (=9. 8米/秒2)的重力加速 度。假定一般情況下，盡管已踩了剎車，但w仍可達27-33米/秒，如果作用時間為0.2秒，當 V2二0時，車內(nèi)人員就可能承受高達上百個G以上的加速度，與撞墻無異。如果通過逐次撞斷鋼 板護欄端部立柱，則加速度就能減到安全的范圍。本發(fā)明從以人為本，生命第一的理念出發(fā)，該鋼板護欄端部安全防護裝置和設備適合于 各等級公路和橋梁，所有鋼板護欄端部均應設計成可解體結構并具有預先設定的恰到好處的 斷裂或屈服強度，當失控車輛與鋼板護欄端部發(fā)生碰撞時，本發(fā)明可解體結構可以逐級消減 碰撞車輛的沖擊能，使碰撞車輛合適地降低速度而安全地停止，同時，端頭部分鋼板護欄滑
出并導向側后方以避免端頭刺入車內(nèi)，從而起到保護車內(nèi)乘駕人員生命和降低車輛財產(chǎn)損失 的作用。(四)


下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。 圖l是本發(fā)明的俯視結構示意圖。 圖2是本發(fā)明的側視結構示意圖。 圖3是盾牌形防護盾牌面板的示意圖。 圖4是矩形防護盾牌面板的示意圖。 圖5是橢圓形防護盾牌面板的示意圖。 圖6是三角形防護盾牌面板的示意圖。 圖7是梯形防護盾牌面板的示意圖。 圖8是方管形橫截面立柱的示意圖。 圖9是圓管形橫截面立柱的示意圖。 圖10是王字形橫截面立柱的示意圖。圖11是工字形橫截面立柱的示意圖。 圖12是立柱下部穿孔的示意圖。 圖13是本發(fā)明解體時的俯視結構示意圖。 圖14是本發(fā)明解體時的側視結構示意圖。附圖標記l一防護盾牌面板、2 —滑動嵌套、3 —護欄板、4一立柱、5 —鋼索、6 —推 塊、7 —剪切螺栓、8 —墊塊、9一通孔、IO —流線形滑道、ll一地面、12-突起毛邊。
具體實施方式
參見圖l、 2、 13、 14，本發(fā)明的這種新的公路用鋼板護欄端部防護設施采用鋼制防護盾 牌面板與碰撞車輛發(fā)生面接觸的方案，在機動交通工具的正面撞擊作用下，防護盾牌面板與 車體接觸，套在護欄端部的滑動嵌套向后滑動，將危險的護欄端頭彎曲并從滑動嵌套的出口 導出，避免護欄端頭直接刺入車廂；同時，在車體沖擊作用下，鋼板護欄端部附近一系列立 柱逐個依序在柱腳位置屈服或解體，能夠帶動護欄立柱屈服解體并吸收一定的沖擊能量，逐 級消減車輛動能，使交通工具能夠適當?shù)販p速和停止，從而使駕駛員及乘客不至承受過大的 傷害。本發(fā)明的實施例提出下列可解體鋼板護欄端部的形狀，結構，尺寸和安裝設計。圖l、 2為可解體鋼板護欄端部整體結構設計示意圖，整個結構長度約為5米至20米，主
要由五部分組成防護盾牌面板l、滑動嵌套2、護欄板3、立柱4和鋼索5。第一部分的防護盾牌面板l應為防銹鋼制面板，防護盾牌面板正面帶有黑黃相間的交通 警示標識反光貼膜。參見圖3-7，防護盾牌面板形狀可為盾型、長方形、正方形、圓形、橢 圓形、三角形或梯形，表面覆有防銹鍍層、油漆層或涂料防銹層，防護盾牌面板外部邊緣帶 有向前(來車方向)的突起。鋼制面板寬度為30 60厘米，高度為40 100厘米，厚度為 0.5 5厘米。防護盾牌面板邊緣應為向前彎出(來車方向)長約1 5厘米的突起毛邊12，其 作用是當車輛與面板碰撞接觸時，突起毛邊可嵌入車擋板以便更好地約束和控制車輛的碰撞 作用點和行進方向，防止作用點側滑和車體上跳。長方形盾牌狀防護盾牌面板應具備足夠的 整體強度，在帶有巨大能量的車輛正面高速沖擊下不發(fā)生顯著變形、碎裂和解體。第二部分的滑動嵌套2參見圖1、 2，滑動嵌套套在鋼板護欄端部，與防護盾牌面板通過 焊接聯(lián)成一體，在撞擊作用下可沿護欄向后滑動，其整體強度在帶有巨大能量的車輛正面高 速沖擊下不發(fā)生顯著變形、碎裂和解體?；瑒忧短仔稳缒_趾前開口的長筒靴，整體長度為 100厘米至150厘米，寬度和高度比普通鋼板護欄寬度和高度尺寸略大1至5厘米，以便可以將 鋼板護欄端部順暢地插入滑動嵌套?；瑒忧短椎念^部內(nèi)壁在開口端部內(nèi)部構造應做成緩和曲 面形的光滑內(nèi)壁，即流線形滑道IO，滑動嵌套頭部側向開口，流線形滑道10的出口可以為左 側開口，也可為右側開口，開口方向的設計取決于護欄端部在道路上的位置及其對臨近車道 和周圍設施的影響。滑動嵌套的開口尺寸應比普通鋼板護欄大，寬度為10至20厘米，高度為 35至50厘米。在撞擊作用下，嵌入的護欄板3可沿流線形滑道10從出口向側后方45度角到90 度區(qū)間內(nèi)順暢滑出，避免滑出的護欄端部刺入車體?；瑒忧短?在與立柱同側連有一側向突 出的推塊6，在推塊同側的護欄板3上連接一剪切螺栓7，在推塊后方的立柱4與剪切螺栓7之 間連接一鋼索5。上述推塊可位于滑動嵌套的頭部后方中間部位，可以是與地面平行的弧形 三角狀橫隔鋼推塊，推塊側向突出的距離大于護欄板至立柱的距離，推塊的厚度為1至3厘 米，與第一根立柱間距離10至20厘米，其作用是當滑動嵌套在車輛撞擊下沿鋼板護欄向前滑 動時，該弧形三角狀橫隔鋼推塊正好作用在護欄立柱的上部，使立柱4向后方屈服。在撞擊 作用下，推塊向后運動，撞擊立柱上部，并使立柱在底部發(fā)生屈服?；瑒忧短椎奈膊客饩墤?為刀鋒狀，以利于滑動嵌套在撞擊作用下向后滑動時，可沿護欄順利切割固定護欄板3與立 柱4間的弱連接剪切鏍栓7和鋼索5，從而使護欄板3順利從入口處進入滑動嵌套。為節(jié)約材料 和便于安裝，滑動嵌套2的中部可為鏤空結構。 第三部分護欄板3為普通波型鋼板護欄。第四部分的立柱4用于支撐護欄板3，參見圖8-12，護欄端部的立柱可為木制或鋼制，木
制立柱橫截面形狀可為正方形或長方形；鋼制立柱橫截面形狀可為工字型、王字型、空心圓 型和空心正方形或長方形。立柱露出地面ll的部分應與普通鋼板護欄立柱高度等高或相近， 高度為60厘米至150厘米，具體橫截面形狀參見鋼板護欄特殊立柱示意圖。立柱地下埋深部 分比普通鋼板護欄立柱要深0厘米至50厘米，距離護欄端部越近，埋深越深，其目的是使立 柱受到滑動嵌套弧形鋼片撞擊時易于屈服而不至于連帶拔出。立柱橫向抗彎強度要達到普通 鋼板護欄立柱的橫向抗彎強度。在立柱露出地面0厘米至20厘米高處布有單排或多排通孔9， 在立柱地面下埋2厘米至20厘米深度布有單排或多排通孔9，如在工字鋼兩側邊緣鉆孔，孔徑 為1厘米至3厘米，其目的是減小此處的縱向抗彎強度，當立柱上部受到滑動嵌套弧形鋼片縱 向撞擊時，立柱在此處屈服或斷裂，向后屈服后的立柱盡可能低，從而不掛住車輛底部而影 響車輛運動軌跡。第五部分的鋼索5用于固連鋼板護欄、滑動嵌套和立柱，是直徑為1厘米至3厘米普通強 度伸縮鋼索。為防止整個作用機理受到影響，鋼板護欄端部的第一根立柱與滑動嵌套和護欄 板不應有固定式連接，第二根立柱只與護欄板通過抗剪切很弱的剪切鏍栓連接，因此滑動嵌 套和護欄端部在重力，風力和過往車輛震動下易與立柱脫離或發(fā)生變形，進而改變整體結構 性能。為避免這種情況發(fā)生，采用伸縮鋼索將護欄板與第一根立柱聯(lián)結，鋼索一端通過鏍栓 與立柱下部固定，鋼索另一端通過剪切鏍栓7與護欄板固定，剪切鏍栓在護欄板上的位置要 在滑動嵌套尾端入口處30厘米以外，以避免滑動弧形三角狀橫隔鋼推塊在撞擊第一根立柱前 先行撞擊剪切鏍栓而使護欄板后縮而非向前沿滑動嵌套內(nèi)壁滑出。為節(jié)約材料和成本，對鋼板護欄端部的防護盾牌面板l、護欄的滑動嵌套2、護欄板3和 立柱4、可伸縮的鋼索5的使用材料、制作和加工工藝，本發(fā)明提出下列要求1、 防護盾牌面板1和滑動嵌套2宜選擇高強度金屬材料，最好采用板材的軋制加工制作 然后焊接成整體，軋制用?？筛鶕?jù)盾牌橫截面形狀與尺寸來確定。正面貼膜可以采用常用交 通反光薄膜按盾牌形狀和尺寸加工，顏色取黑黃相間交通設施警示標識。2、 護欄板3采用普通護欄常用金屬材料和加工工藝。3、 立柱4采用木制或普通護欄立柱常用金屬材料和加工工藝，通孔9采用沖壓或鉆孔方 式加工，所用沖頭根據(jù)孔徑確定。4、 鋼索5采用普通鋼索。5、 所有金屬材料應經(jīng)過表面鍍鋅的常規(guī)防銹裝置處理。本發(fā)明提出這種新的鋼板護欄端部設計，包括所用材料、形狀，結構，主要尺寸、制作 裝置、加工工藝和安裝方式等。
權利要求
1 一種公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝置，與護欄端部連接 ，護欄由護欄板(3)和立柱(4)連接而成，在護欄板與立柱之間有墊塊(8)，其特征在 于該裝置套在護欄板(3)的端部，其來車方向的正面有防護盾牌面板(1)、防護盾牌面 板后面與滑動嵌套(2)連成一體，滑動嵌套(2)套在護欄板(3)上，形如腳趾前開口的 長筒靴，其尾部邊緣鋒利，其頭部開口一側內(nèi)壁有流線形滑道(10)，滑動嵌套(2)在與 立柱同側連有一側向突出的推塊(6)，在推塊同側的護欄板(3)上連接一剪切螺栓(7) ，在推塊后方的立柱(4)與剪切螺栓(7)之間連接一鋼索(5)。2根據(jù)權利要求l所述的公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝置， 其特征在于上述防護盾牌面板(1)是矩形、圓形、橢圓形、梯形、三角形或異形。3根據(jù)權利要求1或2所述的公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝 置，其特征在于上述防護盾牌面板(1)上有交通警示標識貼膜。4根據(jù)權利要求3所述的公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝置， 其特征在于上述防護盾牌面板(1)外部邊緣帶有向前方，即來車方向的突起毛邊(12)。5根據(jù)權利要求1或2所述的公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝 置，其特征在于上述推塊(6)的材料為鋼材，推塊側向突出的距離大于護欄板至立柱的距離。6根據(jù)權利要求1或2所述的公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝 置，其特征在于上述推塊(6)和滑動嵌套(2)端部開口為左側開口或右側開口。7根據(jù)權利要求1或2所述的公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝 置，其特征在于上述滑動嵌套(2)的材料為鋼材，滑動嵌套中間部分為鏤空結構。8根據(jù)權利要求1或2所述的公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝 置，其特征在于上述立柱(4)為鋼制，其橫截面是工字形、王字形、空心圓形或矩形。9根據(jù)權利要求8所述的公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝置， 其特征在于上述立柱(4)底部在地面以上和/或地面以下分布有通孔(9)。10根據(jù)權利要求9所述的公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝 置，其特征在于上述立柱(4)、護欄板(3)、防護盾牌面板(1)和滑動嵌套均經(jīng)過防 銹處理，表面覆有防銹鍍層、油漆層或涂料防銹層。
全文摘要
一種公路用鋼板護欄端部可解體盾牌防護裝置，與護欄端部連接，護欄由護欄板和立柱連接而成，在護欄板與立柱之間有墊塊，該裝置套在護欄板的端部，其來車方向的正面有防護盾牌面板、防護盾牌面板后面與滑動嵌套連成一體，滑動嵌套套在護欄板上，形如腳趾前開口的長筒靴，其尾部邊緣鋒利，其頭部開口一側內(nèi)壁有流線形滑道，滑動嵌套在與立柱同側連有一側向突出的推塊，在推塊同側的欄桿板上連接一剪切螺栓，在推塊后方的立柱與剪切螺栓之間連接一鋼索。當受到正面撞擊時，可避免危險的護欄端頭插入車體造成對車內(nèi)乘員的傷害，同時使駕駛員及乘客不至承受過大的沖擊傷害。
文檔編號E01F15/04GK101122120SQ200710201828
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月24日 優(yōu)先權日2007年9月24日
發(fā)明者濤 曲 申請人:濤 曲