可导向防撞垫作为高速公路上至关重要的安全设施,发挥着举足轻重的作用。它的设计原理基于动能原理和动量守恒原理两大类。动能原理防撞垫通过设置可破坏或产生塑性变形的材料或结构,如泡沫材料或橡胶材料,缓冲或吸收行驶车辆的动能,减少对车辆的撞击力。这种结构需刚性支撑或阻挡,使吸能材料或结构产生变形以达到保护目的。
可导向防撞垫一般由端头、吸能材料、两侧护梁、横隔板和后背支撑组成。当车辆碰撞防撞垫后,通过端头部分的变形以及吸能材料来吸收碰撞车辆的能量,后背支撑则用来抵抗车辆的冲力。对于车辆的正面和侧面碰撞均有良好的吸能效果和导向作用。
可导向防撞垫在高速公路上的设置位置也十分讲究,适合设置在公路主线分流端、匝道出口的护栏端部、收费站导流岛端部、中央分隔带护栏端部、中央分隔带开口处端部、上跨高速公路跨线中墩的端部、混凝土护栏端部、隧道洞口以及车辆撞击易造成冲击伤害的构造物前端等位置。它不仅能够在车辆发生碰撞时有效吸收能量,降低事故严重度,还能通过其表面颜色和图形符号起到警告和诱导作用,为司乘人员的安全提供多一重保障。
二、防撞垫的原理与分类
(一)动能原理防撞垫
动能原理防撞垫在高速公路安全防护中起着关键作用。其采用可破坏或产生塑性变形的材料或结构,如泡沫材料或橡胶材料,当车辆与之发生碰撞时,这些材料能够通过缓冲或吸能的方式,有效地吸收行驶车辆的动能。这种设计需要刚性支撑或阻挡,以促使吸能材料或结构产生变形,从而减少对车辆的撞击力。
在实际应用中,动能原理防撞垫对车辆的正面和侧面碰撞均表现出良好的吸能效果和导向作用。例如,当车辆正面撞击防撞垫时,端头部分首先发生变形,随后吸能材料进一步吸收碰撞能量,减少车辆所受的冲击力。而在侧面碰撞时,防撞垫同样能够通过其特殊的结构设计,为车辆提供有效的导向,降低事故的严重程度。
此外,动能原理防撞垫的一大优势在于其主要部件在被碰撞后均可重复使用。虽然初装时稍微复杂且成本较高,但从长期来看,其维修方便快捷且费用低,具有较高的性价比。
(二)动量守恒原理防撞垫
动量守恒原理防撞垫是另一种重要的防撞设施。它一般由不同质量的填砂或装水防撞筒按一定顺序排列而成。当车辆冲撞防撞垫后,车辆的动量依次传递给防撞筒,使车辆和防撞筒的速度依次降低。根据相关数据,可使车辆的速度降到 15km/h 以下。
这种防撞垫的施工机动性强,应用较为方便。在实际场景中,由于其独特的结构设计,可以根据不同的地形和需求进行灵活布置。例如,在一些空间有限的区域,动量守恒原理防撞垫可以更好地发挥其作用,通过转移失控车辆的动量,有效地降低事故的危害。
总的来说,动能原理防撞垫和动量守恒原理防撞垫各有其特点和优势,在高速公路安全防护中共同发挥着重要作用。
三、防撞垫的结构
可导向防撞垫的结构设计精巧,各部分协同作用,为车辆碰撞提供了有效的防护。
(一)端头
端头在车辆碰撞时起到关键的变形缓冲作用。当车辆撞击防撞垫时,端头部分首先承受冲击力,通过自身的变形来吸收一部分能量。其设计通常采用弧形或特定的形状,以更好地引导车辆的碰撞方向,减少对车辆和乘员的伤害。例如,在一些实际案例中,如乌鲁木齐市城市快速路安装的防撞垫,整体为钢结构,车辆碰撞后,端头部分的变形能够有效地吸收碰撞能量,降低事故的严重程度。
(二)吸能材料
吸能材料一般采用泡沫材料或橡胶材料,具有良好的吸能效果。当车辆与防撞垫发生碰撞时,吸能材料通过自身的压缩和变形,进一步吸收车辆的动能。这种材料能够将车辆的冲击力转化为自身的内能,从而减少传递给车辆和乘员的能量。例如,高速可导向防撞垫 TS 级产品中,吸能构件采用圆形钢桶组合模块化设计,发生碰撞后只需更换局部受损部件,实现快速修复功能,降低维修、养护成本。
(三)两侧护梁
两侧护梁为防撞垫提供了侧向支撑和保护。在车辆侧面碰撞时,护梁能够有效地抵抗车辆的侧向冲击力,防止车辆偏离碰撞方向,减少事故的严重程度。同时,护梁还可以与其他部分协同作用,增强防撞垫的整体稳定性。
(四)横隔板
横隔板在防撞垫中起到分隔和加强结构的作用。它可以将防撞垫内部空间划分成不同的区域,提高吸能材料的分布均匀性,增强防撞垫的吸能效果。此外,横隔板还可以增加防撞垫的整体强度,提高其抵抗冲击力的能力。
(五)后背支撑
后背支撑是防撞垫的重要组成部分,用于抵抗车辆的冲力。当车辆撞击防撞垫时,后背支撑能够提供强大的反作用力,阻止车辆继续前进,从而保护车辆和乘员的安全。后背支撑通常采用高强度的材料制作,如钢材等,以确保其能够承受车辆的巨大冲击力。
四、防撞垫的种类
(一)TS 级可导向防撞垫
TS 级可导向防撞垫具有极高的防护等级。其安全性能符合《公路护栏安全性能评价标准》,能够在车辆发生碰撞时发挥强大的吸能作用,极大地减轻车辆的损坏程度,有效降低车内乘客的人身伤害。例如,浙江杭州市高速公路采用的 TS 级防撞垫,价格在一定范围内根据购买数量有所不同,10 - 49 台为 5000 元 / 台,50 - 99 台为 4500 元 / 台,100 台及以上为 4000 元 / 台,产地为山西太原,加工定制后发货地也为山西太原,2 天内发货,供货总量达 99999 台。TS 级可导向防撞垫可应用于主线分流端、匝道分流端、隧道入口等多个位置,与护栏标准段具有平顺的过渡连接,满足标准规范的要求。其采用模块化设计,易安装,吸能构件可局部更换使用,维修成本低。
(二)TA 级可导向防撞垫
TA 级可导向防撞垫同样具备出色的安全性能。可应用于高速公路的互通立交主线分流端、匝道分流端等位置,车辆碰撞时通过自体变形吸收碰撞能量,从而降低乘员的伤害程度及恶性交通事故概率。例如,辽宁 TA 级 tbTS 级可导向防撞垫高速路匝道减速防撞缓冲垫带报告中提到,该防撞垫具有防护等级达到全系列的可导向防撞垫结构,安全性能高。采用模块化设计,维修方便,养护成本低。
(三)TB 级可导向防撞垫
TB 级可导向防撞垫也在高速公路安全防护中发挥着重要作用。可导向防撞垫适合设置在公路(路、主干路)主线分流端、匝道出口的护栏端部等多个位置。如高速公路可导向防撞垫 ts 级防撞垫隧道口 TBta 级防撞缓冲垫中介绍,该防撞垫具有逐级缓冲吸能结构,经实车碰撞试验验证,结构具有较大安全储备,安全性能高。采用模块化设计,维修成本低。
不同防护等级的可导向防撞垫在高速公路的多个位置共同为司乘人员的安全保驾护航。
五、防撞垫的安装方法
可导向防撞垫在安装方面具有显著的优势。其出厂前全部组装好,这一举措大大节省了现场安装的时间和人力成本。运输配送过程采用整体装卸,确保了防撞垫在运输过程中的完整性和稳定性。
当防撞垫被运送到安装现场后,安装工作便可以有条不紊地展开。首先,在路面配打相应的螺栓孔。这一步骤需要精确的测量和定位,以确保螺栓孔的位置准确无误。为了保证锚固钢筋的充分发挥,钢筋和孔洞的埋设应严格按照设计要求进行,不应损坏原混凝土构件的结构。通过电冲击钻机钻孔时,要注意不损伤主筋和其他钢筋,以保证锚固墩的充分发挥。
接着,注入植筋胶。植筋胶是一种高强度胶粘剂,具有快速装卸、抗张力、抗疲劳、抗老化、抗振动等优点。注入植筋胶时,应将胶液尽快低压注入到孔中,排出气泡,保证胶层饱满。
然后,将地脚螺栓插入孔中。待植筋胶凝固后,拧紧螺帽即完成安装。这个过程减少了安装工序,大大缩短了安装时间。一般来说,20℃时粘合剂在 3 - 5 天可以完全固化,现场抽样检验应该在五天以后进行。
以高速公路某路段安装可导向防撞垫为例,整个安装过程仅用了几天时间,相比传统的安装方式,时间缩短了一半以上。不仅提高了安装效率,也为高速公路的尽快通车提供了保障。
六、防撞垫的应用场景
可导向防撞垫在高速公路上的应用场景广泛,发挥着至关重要的作用。
在公路主线分流端,车辆行驶过程中可能需要变换车道,此时若操作不当,容易发生碰撞事故。可导向防撞垫在此处能够有效吸收车辆的碰撞能量,引导车辆安全行驶,避免车辆直接撞击护栏或其他构造物,降低事故的严重程度。例如在浙江宁波的某高速公路主线分流端,安装可导向防撞垫后,车辆在分流时的事故发生率明显降低。
匝道出口护栏端部也是可导向防撞垫的重要应用位置之一。车辆在驶出匝道时,速度往往较快,若驾驶员未能及时减速或操作失误,就可能发生碰撞。可导向防撞垫能够在车辆撞击时,通过自身的结构变形和吸能材料,吸收大部分碰撞能量,保护车辆和乘员安全。以浙江温州为例,在高速公路的匝道出口安装防撞垫后,有效减少了人车伤害。相关数据显示,可导向防撞垫可降低人车伤害 80% 以上。
收费站导流岛端部同样需要可导向防撞垫的保护。收费站区域车辆行驶速度较慢,但由于车流量大,容易发生刮擦和碰撞事故。防撞垫在此处能够起到缓冲作用,防止车辆直接撞击导流岛,减少事故损失。
中央分隔带护栏端部也是事故易发区域。车辆可能因失控等原因撞击中央分隔带护栏,可导向防撞垫能够有效吸收碰撞能量,防止车辆穿越中央分隔带,避免与对向车辆发生碰撞,降低二次事故发生的概率。
在南方地区,如浙江杭州、浙江宁波、浙江温州、浙江湖州、浙江金华、浙江舟山、浙江台州、广东等地,可导向防撞垫用量较大。这是因为南方地区高速公路交通流量大,路况复杂,对交通安全设施的需求更高。而在北方地区,如山西、陕西等地,目前用量相对较少,但在新修的路上可能会用的比较多。
可导向防撞垫不仅能够有效抵抗车辆从正向、偏向、斜向等五个角度的撞击,还具有警告和诱导作用。其顶端贴有反光条,夜间行车时通过灯光照射,能够较好地展现出导流轮廓,对车辆起到很好的视线引导作用。
总之,可导向防撞垫在高速公路的多个位置发挥着重要作用,为司乘人员的生命财产安全提供了有力保障。
七、防撞垫的作用
(一)吸收碰撞能量
可导向防撞垫在车辆发生碰撞时,能够有效地吸收碰撞能量。例如,在沪杭高速嘉兴段嘉兴枢纽附近,一辆小轿车撞上高速公路护栏端头的防撞垫后又撞上边侧护栏,幸运的是司机并未受伤,这主要归功于可导向防撞垫吸收了大部分碰撞能量。其内部特殊的橡胶、砂料、钢材等材料构成的结构,以及吸能桶等设计,使得车辆在撞击时,防撞垫能够通过自身的变形和吸能作用,将车辆的动能转化为内能,从而使车辆平稳停下,大大降低了人员伤亡的风险。
(二)警示诱导作用
可导向防撞垫的颜色通常采用高辨识度的橙黄色,非常醒目,能够起到警示和引导作用。一方面,其表面的颜色和图形符号可以让驾驶员更专注,降低事故严重度。例如在仙居高速上,可导向防撞垫的橙黄色外观以及反光条在夜间行车时通过灯光照射,能够很好地展现出导流轮廓,对车辆起到很好的视线引导作用。另一方面,在合肥绕城高速北环段,形似 “大黄蜂” 的防撞垫通过其表面颜色和图形符号起到警示和诱导作用,降低事故发生率,特别是能一定程度上保障司乘人员夜间和雨天的行驶安全。
(三)保障特殊天气行驶安全
在恶劣天气条件下,可导向防撞垫的作用更加凸显。例如在秋冬季,高速公路容易出现冰雪雾等恶劣天气,此时可导向防撞垫不仅能吸收碰撞能量,还能通过其醒目的颜色和反光条为驾驶员提供更好的视线引导。在合肥高速,交警部门针对秋冬季恶劣天气高速公路交通事故预防工作,在服务区、收费站匝道入口处加装黄色可导向防撞垫,新安装的提示灯透雾指数是当前能见度数值的三倍,可以让车辆驾驶员很快判断出自己与前车的距离,从而控制车速保持车距,防范可能发生的交通事故。可导向防撞垫在一定程度上保障了司乘人员在夜间和雨天等特殊天气下的行驶安全。