專利名稱：具有滑動式?jīng)_撞承受元件的護欄的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沿道路設(shè)置的護欄，用于對偏離道路的運動車輛進行改向。
依靠現(xiàn)代的道路護欄可以實現(xiàn)兩個獨立的功能，這兩個功能在一定程度上又相互制約。首先，護欄在縱長方向上最好應(yīng)具有足夠的拉伸強度，從而一輛以斜向角度撞擊在護欄中部某一段的車輛就不會沖出護欄，而是沿著護欄的長度方向被重新定向。這一功能要求護欄有相當高的抗拉強度。
其次，護欄最好能以一個合適的減速率對撞擊在其端部的車輛進行減速，從而不會對車輛施加一個特別高的減速度，避免護欄刺入車輛內(nèi)部。
現(xiàn)已提出的許多種護欄設(shè)計方法都考慮了這兩個獨立的功能要求。例如在Sicking的美國專利US 5547309和美國專利US 5407298號、以及Mak的美國專利US5503495號、及于1997年12月15日提交的美國專利申請08／990468號中所描述的那樣。其中所述的08／990468號申請現(xiàn)已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的專利受讓人。
本發(fā)明的目的在于對護欄進行改進，使得護欄在保持理想的縱向拉伸強度的前提下，進一步減小護欄刺入沖撞車輛內(nèi)的可能性。
作為介紹，下文描述的最佳實施例包括一個護欄，該護欄具有一組用于阻攔車輛的橫欄，這組欄桿固定于一組柱樁上。該實施例還包括一個沖撞承受元件，該元件滑動安裝于第一段橫欄的前端。這樣的沖撞承受元件包括一個車輛接合部，其前端的面積遠大于第一段橫欄的前端面積。由于沖撞承受元件是滑動地安裝于第一橫欄上，一輛碰撞車輛將首先撞擊該沖撞承受元件使其滑動，而基本不會使其它的橫欄被撞動或變形。由于沖撞承受元件的前端的面積遠大于第一段橫欄的前端面積，作用于車輛的沖擊力也被分散了。這兩個特征共同減小了護欄刺入車輛的可能性。
附

圖1是一個包括本發(fā)明目前最佳實施例的道路護欄的投影視圖。
附圖2是圖1中護欄的前端部的放大的投影視圖。
附圖3是含有圖1和圖2中的沖撞承受元件的投影視圖。
附圖4為圖3的沖撞承受元件中的導承橫欄的側(cè)視圖。
附圖5為沿圖4中5-5線的俯視圖。
附圖6為沿圖4中6-6線的后視圖。
附圖7為從圖2中7-7線方向作的斷面視圖。
附圖8為從圖2中8-8線方向作的斷面視圖。
附圖9、10、11分別為包含在附圖1-8的實施例中的三種柱樁的投影視圖。
附圖12為沿附圖1中的12-12線方向作的斷面視圖。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，附圖1表示一個包括本發(fā)明目前最佳實施例的道路護欄的投影視圖。護欄10是沿著一條道路R安裝的，該護欄的前向端12正對一個預計的撞擊方向D。
如圖1所示，護欄10包括一組固定于多個柱樁16上的橫欄14。柱樁16的部分埋入地下，并連續(xù)依次編號，從護欄10最前端的第一柱樁18開始，到第二個柱樁20，并依次類推。在該實施例中，第一和第二柱樁18、20被設(shè)置在具有土壤內(nèi)擋板24的地基管22內(nèi)。此外，第一和第二柱樁18、20之間由支桿26進行聯(lián)結(jié)。這些特性共同使得第一和第二柱樁18、20在地平面上保持固定不動，從而增加了第一和第二柱樁18、20在軸向沖擊的作用下在地平面內(nèi)完全折斷的可能性。
如附圖2最清楚地示意的那樣，最前的一段橫欄14的前向端28支撐著一個沖撞承受元件30。該沖撞承受元件30以透視圖的形式表示在附圖3中。沖撞承受元件30的前向端是一個車輛接合部32，其用螺栓適當?shù)毓潭ㄓ趯С袡M欄34的前向端上。
導承橫欄34的結(jié)構(gòu)如附圖4、5及6所示。如附圖6最合適地表示的那樣，在導承橫欄34上形成了兩個軸向延伸的隆脊36，其間由一個軸向延伸的凹溝38分隔開。這種W字梁結(jié)構(gòu)的橫欄在本領(lǐng)域是公知的，并且導承橫欄34與護欄10(見附圖1)的橫欄14具有大體相同的斷面形狀。
一塊安裝40通過例如焊接的方法固定于導承橫欄34的前向端上。在該實施例中，安裝板40相對于導承橫欄34的縱軸向有一定的傾斜角。這一點并不是對所有的實施例都是必須的，但它可產(chǎn)生這樣的優(yōu)點即使在護欄10的前向端從道路R的方向向外張開，從而使得護欄不再對準預計的撞擊方向D(見附圖1)的情況下，車輛接合部32仍可以垂直于預計的撞擊方向D進行安裝。
如附圖4所合適的表示的那樣，在導承橫欄34上還設(shè)置了九個狹槽42，所有狹槽均沿著導承橫欄34的軸向延伸。一個舌狀件44安裝在導承橫欄34的中央部位，并向?qū)С袡M欄34的后方伸出。此外，在導承橫欄34的前向部分還形成一個窗孔56。
回到圖3，可以看出車輛接合部32通過一個C形槽鋼安裝到安裝板40上，安裝的方式例如可以采用螺紋固定件。在本實施例中，車輛接合部32本身也是由角鋼焊接而成的。
如圖3所示，一根支桿48支撐在車輛接合部32下部和導承橫欄34的后向部分之間。支桿48的前面用螺栓50固定于車輛接合部32的底部。其后面則通過螺栓52及角支座54固定于導承橫欄34的凹溝38上。
沖撞承受元件30的連接關(guān)系在圖2中可得到最清楚的體現(xiàn)，其通過螺紋連接件58固定于前部橫欄14的前端28上。圖8清楚描述了其間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。每個連接螺栓58都從橫欄14上的相應(yīng)開口和導承橫欄34上的對應(yīng)狹槽42穿過。墊片60置于狹槽42內(nèi)，其尺寸保證連接螺栓58不能將導承橫欄34夾緊在橫欄14上，從而避免將導承橫欄34固定。附圖7是另一個斷面視圖，用于表示角支座54在導承橫欄34上的安裝關(guān)系，該種安裝方式不會對橫欄14、34之間的滑動產(chǎn)生干涉。
返回到圖2，前部橫欄14的前端通過螺紋連接件62以常見的方式固定于第一柱樁18上。窗孔56的設(shè)置保證了連接件62不會將導承橫欄夾緊到第一柱樁18上，從而不會將其固定。
在車輛接合部32和第一柱樁18之間安裝了一根支柱62。在本實施例中，支柱62包括一段角鋼，其用螺栓固定于一塊條板上，而該條板又用螺栓固定于柱樁18及車輛接合部32的中間。
第一橫欄14的前端最好還用纜索64連接到第一柱樁18上，該纜索在其后端是通過普通的安裝支座66連接到橫欄14上的，其前端則連接到第一柱樁18上。正如于1997年12月15日提交的美國專利申請序列號08／990468所描述的那樣，當柱樁18在一個軸向沖擊作用下發(fā)生折斷時，纜索64的安裝方式最好能有利于方便地將纜索64從柱樁18上拆下，其中該專利申請現(xiàn)已同樣轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的專利受讓人。從而那份相關(guān)的說明書整個都可以作為參考納入本文。
圖9至圖11分別為柱樁18、20、16的的透視視圖。第一柱樁和第二柱樁18、20由孔洞68進行強度減弱，而第一柱樁18的強度還被鋸口70進一步削弱。圖11中的柱樁16(該種柱樁用于護欄10的柱樁3-10)的強度被通孔72削弱。
下文將簡單地以其它的結(jié)構(gòu)細節(jié)通過示例對本發(fā)明的最佳實施方式作出限定。這些技術(shù)細節(jié)的目的只在于起例示的作用，且應(yīng)該被清楚地理解為只是推薦的方案。這些細節(jié)中的任何內(nèi)容都不應(yīng)該用于限定本發(fā)明的保護范圍。
作為實施例，橫欄34、14可由如AASHTO標準中M180-89 A類第Ⅲ型所規(guī)定為12的金屬板材來形成。還可對這些橫欄進行熱浸電鍍(用Ⅱ型鋅鍍層)。在柱樁3中軸線前大約15厘米處還可以在第一橫欄14上沿一條線形成一個2英寸長的墩壓變形，所沿的線與貫穿整個橫欄的長度方向垂直。橫欄在墩壓變形中央?yún)^(qū)的垂直斷面形狀如圖12所示，圖中墩壓或卷曲變形的中央斷面用實線表示，而未卷壓部分貝用點劃線表示。在本實施例中，在橫欄的中央凹溝上形成至多14毫米的變形，在其邊緣有至多32毫米的變形。在第二及第三橫欄14上也可以分別與柱樁5和柱樁9的中心線平齊設(shè)置類似的墩壓變形。這些墩壓變形在不顯著降低拉伸強度的前提下為橫欄14提供了最佳的可彎曲部位。為了在一個軸向沖擊的作用下實現(xiàn)理想的彎折，橫欄14用螺栓固定于柱樁1、5和11上，以及在柱樁11下游的其它柱樁上。這樣，柱樁對一系列的橫欄14提供了抵抗斜向撞擊的支撐，而橫欄在受到軸向撞擊的情況下也可以自由地從某一柱樁上塌落下來。
車輛接合部32可由四分之一英寸厚的角鋼來制造。柱樁18、20可用斷面尺寸為190×140毫米、長為1086毫米的木材(最小為8MPa的S4S級)來制造。孔洞68的直徑可為60毫米。圖11中的柱樁16也可以用木材來制造，該木材的斷面尺寸為203×152毫米，長度為1830毫米。通孔72的直徑可為63．5毫米。最好每根柱樁16都是由選定的木材來形成的，保證在通孔72的兩邊都有300毫米長的構(gòu)件級木料。柱樁的其余部分可以是#2級的木材。
在組裝時，沖撞承受元件34以低摩擦滑動的形式安裝在前向橫欄14的前端，支柱62可以使得施加在車輛接合部32上的壓力傳遞到第一柱樁18上。在本實施例中，狹槽42長157毫米，從而沖撞承受元件30具有的限制行程大約是136毫米。在軸向沖擊的情況下，一輛行駛在預計撞擊方向D的車輛將首先與車輛接合部32接觸。當車輛將車輛接合部32向后擠壓時，支柱62將壓力載荷傳遞到第一柱樁18上，從而在纜索64附件的部位將第一柱樁18折斷。一旦第一柱樁18發(fā)生折斷，纜索附件就使得纜索64從第一柱樁18上脫落下來。這樣就減小了彎折橫欄14所需的沖擊力，從而也減小了由護欄10施加到撞擊車輛上的減速力。
車輛接合部32及導承橫欄34的繼續(xù)向后運動使得舌狀件44插入用于固定導承橫欄34后端的配對零件66內(nèi)。由于在該處導承橫欄34兩端都與第一橫欄14固接，這樣就從側(cè)向增強了第一橫欄的前端。這一側(cè)向增強減小了橫欄14在靠近撞擊車輛部分發(fā)生彎折的可能性，增加了橫欄14在初始的卷折中就從柱樁3上彎脫開的可能性。當固定螺栓58運動到狹槽42的最前端時，沖撞承受元件30進一步的向后運動將使得第一橫欄14的前端也發(fā)生向后運動。注意到支桿48(見附圖2)的前端從車輛接合部32的前部突出。這一突起是用于與撞擊車輛(圖中未視出)的保險杠或其下的部位進行接合的，由此來防止護欄10在撞擊中位置上移的趨勢。
從附圖中應(yīng)該能清楚地看出，車輛接合部32(見圖2)的前部面積A1遠大于橫欄14的前部面積A2。在本實施例中，前部面積A1大約是2100cm2(457毫米×457毫米)，前部面積A2大約是13．3cm2(494毫米×2．7毫米)。從而A1和A2的比率大約是157∶1。前部面積A1是由車輛接合部32的外周邊來確定的，而不考慮車輛接合部32是否有內(nèi)部開口。
由于車輛接合部32的前部面積是如此之大，護欄10刺入撞擊車輛內(nèi)的可能性很小。此外，由于撞擊接受元件30是滑動地安裝于最前的橫欄14上，施加到輕型撞擊車輛上的初始減速峰值也減小了。為了減小撞擊開始時的減速峰值，車輛上的減速撞擊力直接被作用于最前的柱樁上。
當然，對上述的最佳實施例進行的多種改變或變形都是可以理解的。例如，車輛接合部32可以是其它的形狀，也可以由其它的材料制成。A1和A2的比值應(yīng)大于50∶1，最好能大于100∶1，最佳的應(yīng)大于150∶1。如果需要的話，可以在車輛接合部32內(nèi)或上設(shè)置反光材料。支柱62的形狀也可以按照需要進行制造，在其它的實施例中還可以用木材或其它材料來制造。獨立支桿48并不是在所有的實施例中都是必須的，從車輛接合部32前面突出的支柱48前端也不是必須的。如果需要，也可以在第一橫欄14上開狹槽42，或在橫欄14及導承橫欄34上都開有狹槽。對橫欄14及導承橫欄34而言，許多其它的結(jié)構(gòu)也是可能的，包括具有兩個或多個由平行隆脊隔開的凹溝的波紋狀橫欄。
在本發(fā)明中所使用的那些詞匯所表達的意思是很廣泛的。例如，“一系列元件”的意義是包含一個或多個該元件的泛指。
詞匯“端”泛指某一零件的末梢端區(qū)域或靠近末梢的區(qū)域。
詞匯“柱樁”泛指一切由木材、金屬和其它材料制成的柱狀物。
詞匯“撞擊承受件”指護欄上所聯(lián)結(jié)的可承受至少部分撞擊的元件。如上文描述的那樣，對護欄中間部位的斜向撞擊可能不會與撞擊承受件接觸。
類似地，詞匯“預計撞擊方向”指幾個預期的沖擊角度中的某一方向，在本文的情況是指與護欄的縱長軸線平齊或成很小角度的方向。
詞匯“可滑動地”泛指兩個搭接元件間一切相對的平移運動，無論是具有或不具有諸如摩擦或變形等約束條件。
詞匯“道路”泛指一切車輛運輸?shù)倪\動路線，包括高速公路、軌道、路軌和跑道。
詞匯“歪斜”泛指兩個元件在任何時候都處于即不相互平行也不相互正交的傾斜交角條件下。
上述詳細的描述只是介紹了本發(fā)明可以采用的多種實施方式中的少數(shù)幾種。因此，該詳細描述目的只在于例示，而不起限制的作用。
權(quán)利要求
1．一種護欄(10)，該護欄(10)包括一系列用于阻攔車輛的橫欄(14)，這些橫欄(14)固定于一組沿道路(R)設(shè)置的柱樁(16)上，所說的多個橫欄(14)包括一根具有第一端(28)的第一橫欄，所說的柱樁(16)系列包括一根在第一橫欄第一端(28)處的第一柱樁(18)，其特征在于一個沖撞承受元件(30)可滑動地安裝在第一橫欄的第一端(28)上；所說的沖撞承受元件(30)還包括一個車輛接合部(32)，其前端的面積為第一前端面積A1，所說的第一橫欄的第一端(28)的面積為第二前端面積A2；A1和A2的比值不小于50∶1。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的護欄，其特征在于所說的沖撞承受元件(30)在一個預計的撞擊方向由第一柱樁(18)向前伸出。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的護欄，其特征在于所說的A1和A2的比值不小于100∶1。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的護欄，其特征在于所說的護欄還包括一根設(shè)置于第一柱樁(18)和車輛接合部(32)之間的支柱(62)。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的護欄，其特征在于所說的沖撞承受元件(30)包括一個安裝于第一橫欄上的導承橫欄(34)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的護欄，其特征在于其中至少在導承橫欄(34)和第一橫欄二者之一上設(shè)置了一系列狹槽(42)，導承橫欄(34)由穿過這些狹槽(42)的多個緊固件(58)固定于第一橫欄上，這樣狹槽(42)及緊固件(58)就形成了一個滑動軌，其允許第一橫欄和導承橫欄(34)之間有一定行程的滑動。
7．根據(jù)權(quán)利要求5所述的護欄，其特征在于所說的導承橫欄(34)包括一個向后突出的舌狀件(44)，當導承橫欄(34)在沖擊作用下向后運動時，舌狀件的位置可以使其與第一橫欄上的配對元件(66)接合。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的護欄，其特征在于其中還包括一根設(shè)置于第一柱樁(18)和車輛接合部(32)之間的支柱(62)。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的護欄，其特征在于所說的支柱(62)的尺寸設(shè)置可使得作用于車輛接合部(32)上的沖擊力在導承橫欄(34)完成其滑動行程之前就施加到第一柱樁(18)上，從而將其折斷。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的護欄，其特征在于所說的車輛接合部(32)的定向相對于第一橫欄有一定的傾斜角。
全文摘要
一種道路護欄(10),該護欄包括一系列用于阻攔車輛的橫欄(14),這些橫欄(14)固定于一組沿道路(R)設(shè)置的柱樁(16)上。一個沖撞承受元件(30)可滑動地安裝在橫欄(14)向前的一端,該沖撞承受元件(30)包括一個車輛接合部(32),其前端的面積為第一前端面積A1,橫欄(14)起始端頭的面積為第二前端面積A2,Al的面積遠大于A2的面積。在第一柱樁(18)和沖撞承受元件(30)的前向部分之間設(shè)置了一根支柱(62),用于將碰撞中的初始擠壓力直接施加到第一柱樁(18)上去。
文檔編號E01F15/02GK1281922SQ99111498
公開日2001年1月31日 申請日期1999年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月21日
發(fā)明者J·B·維爾希, O·S·登曼 申請人:能量吸收系統(tǒng)公司