高速公路中央分隔带安全导向式开口段防护装置

高速公路中央分隔带安全导向式开口段防护装置
1.本技术是申请号为：202110151091.9，申请日：2021-02-03，专利名称“一种高速公路中央分隔带开口段防护装置及防护方法”的发明专利的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及高速公路道路安全防护结构领域，具体涉及高速公路中央分隔带安全导向式开口段防护装置。


背景技术：

3.高速公路中央隔离护栏为了救援、道路施工、维修方便，每隔一定距离会设置有开口，开口处设置活动式护栏，与固定护栏之间可以拆卸，此时固定护栏的端头处强度往往高于活动式护栏，如果车辆发生事故与固定护栏的端头碰撞，车辆会受到极为严重的碰撞损伤。
4.为了减少伤害，由其是护栏的波形板贯穿车辆前后车窗的类似伤害，端头处的护栏设计成v型收口接口，车辆碰撞时与v型斜边碰撞后与斜边擦挂，避免直接碰撞变形；但是v型斜边为了起到效果，往往角度设置的较小、斜边长度较长，不方便施工，部分道路施工时会选择简化处理，不设置渐变段在平行护栏端头处直接设置半圆形的护板，这样的结构也容易造成端梁穿刺；而即使设计了v型斜边，如果车辆速度太快，或车辆斜向行驶，即使没有穿刺，车辆与防护桩的碰撞后变形仍然较为严重不能有效保护乘员安全。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供高速公路中央分隔带安全导向式开口段防护装置，以解决上述问题。
6.为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：包括位于内侧车道左侧与中央防护栏端头连接的弧形防护栏，弧形防护栏一端与本车道中央防护栏的端头连接，另一端与对向车道内侧的防护栏直线段的端头圆弧连接。
7.优选的，所述弧形防护栏从与延伸防护栏的交接处至与右侧防护栏连接处呈渐开线式弯曲；所述弧形防护栏设置有多个可旋转的滚筒，所述滚筒的转轴垂直于地面。
8.优选的，所述滚筒间隔设置在弧形防护栏上，越靠近防护栏直线段的滚筒间间隔越小、滚筒的筒面半径越小；多个所述滚筒的筒面形成的切线为渐开线形。
9.优选的，所述滚筒的中轴线处设置有中空套筒；所述中空套筒外设置有弹性内层；滚筒围绕弹性内层间隔设置有多个放射状式的空腔。
10.优选的，所述弹性内层为密闭的蜂窝结构，由弹性材料构成。
11.优选的，所述空腔填充有半满的缓冲料，优选为细沙。
12.优选的，所述滚筒从上到下半径逐渐减小呈倒圆台形，筒面与上下底面圆滑连接。
13.优选的，还包括与地面固定的立柱，所述弧形防护栏与环抱在立柱上的u型板螺纹连接；所述立柱位于弧形防护栏内侧，立柱的另一侧设置有加固护栏；所述滚筒的中轴线处
设置有通孔，立柱穿过所述中空套筒与滚筒旋转套接；所述立柱上设置有限位盘。
14.一种高速公路中央分隔带开口段防护方法，其特征在于，包括以下步骤：
15.a.根据开口段长度及宽度确定防护装置的安装位置；
16.b.制作防护装置，包括弧形防护栏、延伸防护栏、加固护栏、
17.立柱和滚筒，所述滚筒包括中空套筒、弹性内层、和空腔；
18.c.安装防护装置，在朝向车辆行驶方向的开口端的右侧安装弧形防护栏、左侧安装延伸防护栏，并安装加固护栏、立柱和滚筒。
19.优选的，所述滚筒筒面形成的切线为渐开线形，空腔内填充有缓冲料；所述滚筒越靠近延伸防护栏其排列越紧密，筒面半径越小。
20.本发明的有益技术效果是：渐开线式的防护栏缩短了防护栏的渐变长度，便于开口段的设计与施工；渐开线式的防护栏在车辆发生碰撞时因其渐开线式的形状，可以将车辆行驶方向向其切线方向引导，降低了直接撞击对车辆和人员的伤害；渐开线式的防护栏在车辆碰撞时，不会造成端梁穿刺，极大的增加了安全性；同时，通过向外凸起的渐开线防护栏，一定程度上增加了其抗冲击力，防止车辆撞击造成防护栏形变减弱其防护与引导作用。
21.因此，与现有技术相比，本发明是一种结构简单，施工方便，且能有效降低车辆撞击损害的高速公路中央分隔带安全导向式开口段防护装置。
附图说明
22.图1为本发明实施例一的俯视图；
23.图2为本发明实施例一的滚筒的剖视图；
24.图3为本发明实施例一的滚筒的剖视图；
25.图4为本发明实施例二的滚筒的主视图；
26.图5为本发明实施例一的撞击方向引导效果图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
28.在发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.实施例一
30.请参阅图1，图1中箭头方向为车辆正常行驶方向，本实施例包括位于内侧车道左侧与中央防护栏端头连接的弧形防护栏1，弧形防护栏1一端与本车道中央防护栏的端头连接，另一端与对向车道内侧的防护栏直线段9的端头圆弧连接；开口段处设置可以快速拆卸的临时护栏10。在车辆发生碰撞时，设置在开口段的临时护栏10的抗撞击强度低，容易发生较大变形，此时弧形的护栏可以将车辆行驶方向沿其弧线方向引导，降低了直接撞击对车
辆和人员的伤害，不会造成端梁穿刺，极大的增加了安全性；同时弧形防护栏1与防护栏直线段9的端头圆弧连接进一步预防了中央防护栏直线段9的端头对车辆造成贯穿伤害。因为高速公路中央防护栏开口段造成车辆人员伤亡较大的撞击多为车辆位于内侧车道时，因故障或碰撞使车辆向内偏驶，撞击到车辆左侧的央分隔带护栏的面对车辆的开口端，所以弧形防护栏1与防护栏直线段9的不对称设计可以使整个防护装置结构更简单，更加便于施工，而中央分隔带开口段另一端采用对称设计，防止对向车道发生的碰撞。
31.弧形防护栏1从与防护栏直线段9的交接处至与右侧防护栏连接处呈渐开线式弯曲；弧形防护栏1设置有多个可旋转的滚筒2，滚筒2的转轴垂直于地面。渐开线式弯曲的弧形防护栏1在越靠近防护栏直线段9时其弧度变化越大，更容易引导车辆行驶方向，避免其直接撞击弧形防护栏1的端头造成贯穿；同时，渐开线式弯曲的弧形防护栏1在对空间的利用上更加有效，缩短了弧形防护栏1向防护栏直线段9渐变所需的渐变距离，更加利于开口段设计与施工，这是由于渐开线的行程原理是一条直线绕计圆滚动时形成的曲线，则车辆与渐开线式弯曲的弧形防护栏1接触时，每一个位置都可以认为是在绕一个基圆做滚动，因此车辆接触后更容易改变行驶方向减小正面撞击力，从而减小贯穿伤害的风险。
32.滚筒2间隔设置在弧形防护栏1上，越靠近防护栏直线段(9)的滚筒2间间隔越小、滚筒2的筒面半径越小；多个滚筒2的筒面形成的切线为渐开线形。多个可旋转的滚筒2的筒面形成的切线为渐开线形，在发生碰撞时可使车辆沿渐开线依次受力，更容易让车辆绕渐开线护板做滚动，而不是发生直接碰撞，有效降低了直接碰撞对车辆及人员造成的损伤。渐开线式弧形防护栏1越靠近防护栏直线段9其弯曲幅度越大，不便于大型的滚筒2密集排列；同时，密集排列的滚筒2在对车辆进行方向引导时，可以进一步通过摩擦降低车辆行驶速度，降低车辆以失控状态冲入对向车道的概率。
33.请参阅图2-3，滚筒2的中轴线处设置有中空套筒7；中空套筒7外设置有弹性内层5；滚筒2围绕弹性内层5间隔设置有多个放射状式的空腔6。滚筒2由橡胶材料构成；弹性材料组成的弹性内层5使滚筒2在受撞击时形成缓冲，改变中空套筒7处于滚筒2的相对位置，让滚筒2能更好的将撞击力通过旋转卸力，避免滚筒2的旋转结构在旋转前就因车辆撞击力度过大损坏；多个放射状式的空腔6进一步增加了滚筒2在受到撞击时的弹性；中空套筒由摩擦系数较小的材料构成，使滚筒2相对更易旋转，加强滚筒2对车辆的引导性。
34.弹性内层5为密闭的蜂窝结构，由弹性材料构成，可以是橡胶材料，或者尼龙板，或者聚氨酯发泡塑料，或者其他新型复合弹性材料。由弹性材料构成的弹性内层5在受外力压迫时，可以进行一定程度的形变；蜂窝结构的弹性内层5在内部形成了多个气密的小型空腔，小型空腔在压迫越大时，通过压强支撑蜂窝结构防止其损坏；同时，蜂窝结构本身结构稳定，进一步防止因撞击力过大导致弹性内层5弹性结构损坏。
35.空腔6填充有半满的缓冲料，优选为细沙。滚筒2空腔6留有缓冲料6移动的间隙，避免因细沙填充过度增加滚筒2的硬度；同时，通过填充细沙增加滚筒2重量以增加其转动阻力，加强减速效果。
36.滚筒2从上到下半径逐渐减小呈倒圆台形，筒面与上下底面圆滑连接。倒圆台形的滚筒2在撞击中接触车辆时，优先由上部的筒面接触，随后车辆压迫滚筒2至与其下部分筒面接触，因弹性内层5由弹性材料构成，配合橡胶筒自身的弹性，滚筒2在旋转并引导车辆行驶方向使，对其施加一个斜向下方的反作用力，有效降低车辆侧翻的可能性；筒面与上下底
面圆滑连接进一步加强滚筒2的抗压性，进一步的，滚筒2可以设计成纺锤形。
37.还包括与地面固定的立柱4，弧形防护栏1与环抱在立柱4上的u型板螺纹连接；立柱4位于弧形防护栏1内侧，立柱4的另一侧设置有加固护栏3；滚筒2的中轴线处设置有通孔，立柱4穿过所述中空套筒7与滚筒2旋转套接；立柱4上设置有限位盘8。传统的护栏因为需要降低车辆与护栏碰撞造成的直接伤害，护栏刚性度不能过高；而渐开线形的防护栏1因其形状可对车辆撞击方向进行引导，所以可通过设置加固护栏3增加其形变抗性，降低出现因防护栏1变形导致引导功能丧失概率；立柱4上在滚筒2的上下两侧设置有限位盘8，限制滚筒2在立柱4上的上下位移，使倒圆台形的滚筒2可在限位盘8的作用下对车辆提供一个向下的压力防止侧翻；进一步的，上下两个限位盘8间距略大于滚筒2的高度，使其可在立柱4上一定程度进行上下滑动。
38.一种高速公路中央分隔带开口段防护方法，其特征在于，包括以下步骤：
39.a.根据开口段长度及宽度确定防护装置的安装位置；
40.b.制作防护装置，包括弧形防护栏1、防护栏直线段9、加固护栏3、立柱4和滚筒2，滚筒2包括中空套筒7、弹性内层5、和空腔6；
41.c.安装防护装置，在朝向车辆行驶方向的开口端的右侧安装弧形防护栏1、左侧安装防护栏直线段9，并安装加固护栏3、立柱4和滚筒2。
42.滚筒2筒面形成的切线为渐开线形，空腔6内填充有缓冲料；滚筒2越靠近防护栏直线段9其排列越紧密，筒面半径越小。
43.因弧形防护栏1的渐变距离较短，使开口段位置与开口长度设置更加灵活，方便设计施工。当车辆发生碰撞时，车辆沿弧形防护栏1与滚筒2形成的渐开线依次受力，更容易让车辆绕渐开线护板做滚动，而不是发生直接碰撞；同时，由弹性内层5、空腔6和橡胶构成的滚筒2组成的弹性结构设计使其能在碰撞中更好的通过旋转引导车辆行驶方向。倒圆台形的滚筒2使其在受车辆碰撞、压迫时，对其施加一个斜向下方的反作用力，降低车辆侧翻概率。
44.请参阅图5，图5中箭头为失控车辆行驶方向，车辆在失控后，先撞击位于开口段处的临时护栏10，撞击破坏临时护栏10后，继续向前行驶，而弧形防护栏1有效地避免了护栏对车辆造成撞击贯穿伤害，引导车辆行驶方向。
45.实施例二
46.请参阅图4，滚筒2在同一立柱4上设置有上下两个，一个位置高于弧形防护栏1，另一个低于弧形防护栏1；下方的滚筒2呈圆柱形，上方的滚筒2呈倒圆台形；上方的滚筒2的上端筒面半径与下方的滚筒2的下端筒面半径相同。进一步的，下方的滚筒2也可以设计为倒圆台形。
47.与实施例一的区别在于，在发生车辆碰撞时，若车辆高度较高，在与弧形防护栏1和下方的滚筒2碰撞接触时，容易导致车辆侧翻；而设置高于弧形防护栏1的滚筒2，可以对发生碰撞的车辆侧面提供一个较高的支撑拦截面，在辅助引导车辆行驶方向的同时避免其发生侧翻。而上方的滚筒2的上端筒面半径与下方的滚筒2的下端筒面半径相同的设计，使当碰撞车辆为高度较低的车辆时，上方的滚筒2不会与车窗发生接触，避免车窗破碎对人员造成伤害。