概述
随着我国经济的高速发展, 基础建设投资的增加, 我国的高速公路通车里程有了一个的突破, 据统计, 我国的高速公路通车里程到2002 年末已达到2.52 万 km , 仅次于美国, 居世界第二位 ;但高速公路的安全问题也越来越突出 , 由于高速公路的特点:车速较高, 因此事故严重度比较高,造成大量的人员伤亡和财产损失 ;据统计, 我国2002 年发生交通事故 77.3 万起, 死亡 10.9 万人, 交通事故致死率约 1/4 强, 是日本的 28.2 倍, 韩国的10 倍! 为降低事故严重度 , 各个高速公路管理部门加强了高速公路管理 , 加大了道路监控力度 , 完善了交通安全设施, 在比较危险、 事故频发的地方设置了一些防撞垫系统。
防撞垫是通过吸收车辆碰撞能量使车辆安全停止, 并使车辆改变行驶方向避免乘员受到严重伤害的设施 , 它的主要功能是降低事故严重度 , 另一方面也通过其表面颜色和图形符号起警告和诱导作用。
防撞垫的原理和分类
防撞垫种类很多 ,按照防撞原理,可分为动能原理和动量守恒原理两大类。动能原理防撞垫是通过设置在防撞物前的可破坏的或产生塑性变形的材料或结构, 通过缓冲或吸能从而吸收行驶车辆的动能, 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减少对车辆的撞击力。另一种是按照动量守恒定律, 通过设置在防撞物体前的一些装砂、装水容器转移失控车辆的动量, 起到缓冲作用的结构。这种结构施工机动性强, 应用较为方便。
防撞垫的结构
动能原理防撞垫一般由端头、 吸能材料、 两侧护梁, 横隔板和后背支撑组成, 车辆碰撞防撞垫后, 通过端头部分的变形、 吸能材料来吸收碰撞车辆的能量, 后背支撑用来抵抗车辆的冲力。吸能材料一般是泡沫材料或橡胶材料, 这种原理的防撞垫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, 并且该系统在被碰撞后, 主要部件均可重复使用, 维修方便快捷且费用低, 缺点是初装稍微复杂且成本较高。
动量守恒原理一般是由不同质量的填砂或装水防撞筒(墩)按照一定的顺序排列而成, 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, 最后使车辆的速度降到15km/h以下 。
防撞垫的设计
防撞垫在设计时主要要考虑以下因素:
(1)因防撞垫暴露于外界环境中 , 因此, 其材料要满足耐高低温 , 耐腐蚀等要求。
(2)防撞垫要设计成碰撞中没有碎片飞出, 在正面、侧面的碰撞试验后, 防撞垫产生的碎片要保留在防撞垫中, 不能对碰撞车辆、周围的行人及其他车辆产生伤害。
(3)车辆碰撞防撞垫后, 司机的加速度要小于12g , 最后 10ms 的平均加速度要小于 20g , 并且在失控车辆撞到防撞垫后 , 车辆不能穿越防撞垫 ;也不能反弹, 进入相邻的行驶车道, 以免和后面来车相撞,发生二次事故。
(4)防撞垫的高度不易过高或过矮;太高容易遮挡驾驶员的视线 ;太矮, 车辆容易爬上防撞垫。动量守恒原理防撞垫在设计时 , 为经济考虑 , 在失控车辆与防撞垫碰撞结束后, 车辆一般不会停止,所以要在防撞垫与被保护的障碍物之间设置一定的安全缓冲距离, 一般为60cm左右。动量守恒原理型式的防撞垫在使用防撞筒组合时, 确定布置后, 可以通过试算来确定所需筒的个数, 由于碰撞过程较为复杂, 一般采用实验或经验数值及布设顺序, 一般用不少于5个防撞筒进行组合。
防撞垫型式选择和应用地点
防撞垫型式选择要综合考虑以下因素:
(1)现场条件(包括障碍物尺寸, 可用空间大小、交通流情况等);
(2)可选择防撞垫系统的结构和安全特性;
(3)防撞垫工程费用(包括材料和安装);
(4)维护及维修难易。
防撞垫选择和设计时, 防撞垫尺寸要符合现场情况, 在正面碰撞和侧面碰撞时, 对障碍物都能进行有效防护, 并不能侵入道路净空。防撞垫可根据地形条件和发生冲撞事故时可能造成的伤害程度, 选择不同结构形式和使用方法。国内高速公路采用防撞垫多为玻璃钢制做的圆形防撞筒, 组合形防撞墩等制品。
防撞筒多设计为中空形式, 产品本身重量轻, 便于移动和更换。加水或细砂, 可增加产品质量, 很好地和碰撞车辆进行动能转换, 加上玻璃钢(或塑料)自身的优良弹性性能, 能起到很好的缓冲作用, 有效地减少了对碰撞车辆和司乘人员的伤害。尤其是将防撞垫设于护栏端头时, 有效地防止护栏端板插入高速行驶的失控车辆内, 避免恶性事故发生。我国在高速公路上安全护栏设施多采用波形梁钢护栏和混凝土防撞护栏, 实践证明, 这两种形式能够比较有效地起到防撞效果, 对于防止车辆越出路外、减缓事故严重度方面效果很好, 但这些护栏的一些特殊地方存在着严重的安全隐患, 应采取特殊的防护措施。例如驶出高速公路的三角地带, 分离式立交的桥墩, 桥梁护栏端头和波形梁护栏起点等;传统的钢质和混凝土防撞设施在发生事故时, 常常会给事故车辆和司乘人员造成严重伤害, 并且不易及时修复,影响交通流的畅通, 这些危险地带应设防撞垫。还有一些地方需要保护但无法设置波形梁护栏或设置不经济, 这些地方也可设置防撞垫。
结语
虽然防撞垫系统的经济效益和社会效益显著, 但我国高速公路上应用的却很少, 主要由于我国新建道路很多是实行一路一公司的管理, 我国高速公路很多是贷款修建的, 因此, 高速公路的管理部门的一个很重要的任务是收费还贷, 由于防撞垫系统对于高速公路管理公司没有直接的经济效益, 又没有明确的法律和技术法规对防撞垫设置进行规定, 因此, 管理单位对增设防撞垫系统积极性不高, 所以建议国家从制度和技术法规上进行规定, 可以选择一些具有政治意义, 经济效益比较好的高速公路进行试点, 另外也要增进在这方面的研究。当然, 由于建设资金限制,是修建更多的路还是增进已有的公路的安全情况, 是一个更为复杂的问题。
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