道路路肩护栏功能性研究应用设计

李旭峰 尹苗 陈云川 许鹏

摘    要：盘山公路一边紧邻悬崖，为了保障行车安全，在盘山公路邻崖一边会设置道路护栏，现有护栏由护栏板和路桩组成，护栏板和路桩均采用固定式，盘山公路转弯处较多，驾车较为危险，驾车速度过高，撞到路桩上容易冲出路桩掉落悬崖下，安全性能不足。论文中设计的新型道路路肩护栏，通过对过往的山体护栏的结构进行改进，对金属材料和橡胶磨合水泥以及圆形的构造，能够有效的减小车辆与护栏碰撞时产生冲击力，减小汽车和人员损伤，有效的提高了山体道路交通安全效率。

关键词：路肩护栏;碰撞;交通安全;山体护栏

1  引言

论文以路肩护栏在道路中的优化安全性为主要线，结合国内外路肩防护中的先进技术，通过分析护栏在结构上的设计，施工工艺影响，路基材料影响，系统性的揭示了路肩护栏基础性应用改善和扩展，最后能够推广和应用于现实路肩防护工作中。

2  道路路肩护栏的基本概念

2.1  路肩护栏

路肩护栏是设置在路肩外侧、交通分隔带以及人行道路牙等位置的一种交通安全设施。在盘山公路邻崖一邊会设置道路护栏，现有护栏由护栏板和路桩组成，护栏板和路桩均采用固定式，盘山公路转弯处较多，驾车较为危险，驾车速度过高，撞到路桩上容易冲出路桩掉落悬崖下，安全性能不足。

2.2  道路路肩护栏研究现状

美国交通运输安全署（ AA S H T O ） 在路边护栏指南中把护栏分为3 类： ①柔性系统; ②半刚性系统; ③刚性系统。钢索安全护栏属于柔性护栏，首先在英国、澳洲使用， 由于性能好， 得到越来越多国家的认可，护栏由4根钢索架在立柱上， 汽车撞到护栏上时依次倒下的立柱和4根钢索吸收了汽车的能量让汽车缓慢地回到车道上， 使可能致命的车祸转化为较小伤害甚至是无伤害的小事故。上海挪亚环境资源开发有限公司成功开发出“利用造纸废浆污泥为填充剂制备PP-N 塑料护栏”技术，首创将废浆污泥制成护栏，此种塑料护栏在牢固程度上与一般铁质护栏相差无几，抗冲击性、抗弯曲性及耐老化等指标都比较好，并且可回收利用，并具有“防盗”作用。

3  路肩护栏的研究设计

结合现有国内外技术优点，本次研究在路肩护栏安全性上做了很大提高，设置减缓带，警示车辆和缓冲车辆的冲击力，整体设计上还有旋转立柱，紧挨着旋转轴上面是一个信号装置，在转弯时或车辆撞上时会显示红灯，并持续亮着，提示后边的车，避免后面的车子不注意又发生事故。

3.1  钢板橡胶合成圆筒

圆筒是利用钢板与多层天然橡胶与至少两层以上相同厚度的薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成有足够的刚度以承受水平荷载，有良好的弹性，又有较大的剪切变形。路路肩防护装置，包括多个护栏单元，多个的护栏单元依次连接，护栏单元包括轴承、转轴、护栏板和两端封闭的放置筒，轴承固定于地面，转轴与轴承内圆周壁连接且转轴竖直设置，放置筒固定于地面，在放置筒侧壁开有竖直设置的条形孔。

3.2  气囊

汽车通过盘山公路转弯处时驾驶速度过快撞向护栏板时，容易冲断护栏板掉落悬崖下，本实用新型中在护栏板上面加设气囊，放置筒内设有高压气瓶，同时设置活塞缸以及与之匹配的活塞，将高压气瓶的出口置于活塞内且高压气瓶和活塞缸密封，在活塞与活塞缸封闭端添加弹簧，在活塞与高压气瓶出口之间的活塞缸侧壁上设有出气口，出气口与气囊入气口连通，在活塞缸侧壁设有限位孔，活塞侧壁设有第一限位孔，限位孔和第一限位孔连通，限位球嵌入限位孔和第一限位孔内进行限位，在活塞缸侧壁连接有阻挡壳，阻挡壳将限位球固定，拉绳两端分别与护栏板和限位球连接;初始状态时，拉绳两端固定于护栏板和限位球，且处于拉紧状态，限位球嵌入限位孔和第一限位孔，弹簧处于压缩状态，汽车冲撞到护栏板上时，护栏板变形，拉绳拉动限位球冲破阻挡壳，弹簧舒展，带动活塞和顶针运动，顶针冲破高压气瓶的封口，高压气瓶内的气体通过出气口进入气囊内，高压气瓶为气囊充气，充满气体的气囊对汽车的冲撞形成缓冲，降低汽车的冲撞力;气囊能够将护栏板靠近公路内侧的侧壁覆盖，气囊的范围最越大，对冲撞于护栏板的汽车缓冲范围越广，更好的提升道路护栏的安全性能。

3.3  转轴设计

以转轴和放置筒取代之间固定型的路桩，当车辆撞向转轴时，转轴旋转，提供一个与转轴转动方向相反的旋转力作用于汽车上，使汽车转向往远离悬崖的一边移动，防止车辆掉落悬崖下，提升盘山公路道路护栏安全性能。转轴嵌入条形孔部分的横截面为劣弧。转轴嵌入条形孔部分的横截面为劣弧，转轴突出于条形孔部分的横截面为优弧，当汽车撞向转轴时，与转轴的接触面积更大，转轴提供给汽车的反向旋转力更强，使汽车转向的作用力更大，进一步提升盘山公路道路护栏安全性能。

3.4  其余部分

护栏单元还包括气囊、高压气瓶、弹簧、活塞缸、限位球和拉绳，气囊两端分别固定在相邻两个护栏单元的放置筒上，且气囊能够将护栏板靠近公路内侧的侧壁覆盖，活塞缸和高压气瓶均竖直设置于放置筒内，活塞缸内设有与之匹配的活塞，活塞缸一端开放，活塞缸另一端封闭，弹簧两端分别与活塞一端和活塞缸封闭端连接，活塞另一端连接有顶针;活塞缸将高压气瓶的出口密封，在活塞与高压气瓶出口之间的活塞缸侧壁上设有出气口，在放置筒侧壁开有供气囊入气口进入的贯穿孔，出气口与气囊入气口连通，活塞缸侧壁设有限位孔，活塞侧壁设有第一限位孔，限位孔和第一限位孔连通，限位球嵌入限位孔和第一限位孔内，且限位球嵌入限位孔和第一限位孔部分的纵向截面为劣弧，在活塞缸侧壁连接有阻挡壳，限位球突出于活塞缸部分置于阻挡壳内，阻挡壳将限位球固定，阻挡壳上开有小孔，放置筒侧壁上开有供拉绳进入的贯通孔，拉绳一端穿过小孔和贯通孔与限位球连接，拉绳另一端固定在护栏板上。

报警装置：在钢板橡胶圆筒受到破坏变形时会触发该装置会有感应并且工作，而且会自动拨打救援电话，让救援人员最快到达现场解救人员。

顶盖：顶盖是为了保护圆筒不被雨水打湿，盖上还有一个锁是，圆筒上面有两个卡槽可以与顶盖结合，顶盖最上方有个钥匙孔，既可以防盗也可以及时更换损坏或失灵的报警装置。

3.5  护栏优点介绍

（1）提示灯、减速带在转弯处或者即将发生事故时提前给车辆警示或者减缓震荡。（2）钢板橡胶合成圆筒圆是利用钢板与多层天然橡胶与至少两层以上相同厚度的薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成有足够的刚度以承受水平荷载，当车辆撞上时具有良好的弹性，又有较大的剪切变形，保护车俩和人员的财产和生命安全（3）报警装置在钢板橡胶圆筒受到破坏变形时会触发该装置会有感应并且工作，而且会自动拨打救援电话，让救援人员最快到达现场解救人员。

3.6  实施案例介绍

为了给撞向护栏板4的汽车提供缓冲力，防止汽车掉落悬崖，本实施例在实施例1的基础上进行进一步限定：本实施例中护栏单元还包括气囊、高压气瓶5、弹簧8、活塞缸6、限位球11和拉绳13，气囊两端分别固定在相邻两个护栏单元的放置筒3上，且气囊能够将护栏板4靠近公路内侧的侧壁覆盖，活塞缸6和高压气瓶5均竖直设置于放置筒3内，活塞缸6内设有与之匹配的活塞7，活塞缸6一端开放，活塞缸6另一端封闭，弹簧8两端分别与活塞7一端和活塞缸6封闭端连接，活塞7另一端连接有顶针9;活塞缸6将高压气瓶5的出口密封，在活塞7与高压气瓶5出口之间的活塞缸6侧壁上设有出气口10，在放置筒3侧壁开有供气囊入气口进入的贯穿孔，出气口10与气囊入气口连通，活塞缸6侧壁设有限位孔，活塞7侧壁设有第一限位孔，限位孔和第一限位孔连通，限位球11嵌入限位孔和第一限位孔内，且限位球11嵌入限位孔和第一限位孔部分的纵向截面为劣弧，在活塞缸6侧壁连接有阻挡壳12，限位球11突出于活塞缸6部分置于阻挡壳12内，阻挡壳12将限位球11固定，阻挡壳12上开有小孔，放置筒3侧壁上开有供拉绳13进入的贯通孔，拉绳13一端穿过小孔和贯通孔与限位球11连接，拉绳13另一端固定在护栏板4上。本实施例中气囊的表面积略大于护栏板4的表面积，气囊再通过固定在护栏板4上面进行加固，气囊、护栏板4和放置筒3两两相互连接，连接稳固性更强。本实施例中弹簧8竖直设置，高压气瓶5喷出产生的冲击力不会克服弹簧8的弹力，这样避免漏气，出气口10一直处于活塞7与高压气瓶5出口之间，高压气瓶5里面装的是压缩后的氮气，阻挡壳12为塑料壳，拉绳13采用耐冲击性能较好的高强度聚乙烯绳，护栏板4弯曲后，拉绳13拉动限位球11冲破阻挡壳12，高压气瓶5出口外圆周壁与活塞缸6内壁之间通过密封圈进行密封。为了使拉绳13能够及时反馈是气囊充气，本实施例中拉绳13一端固定于护栏板4中心，且拉绳13与护栏板4上下端面平行。

4  结束语

护栏始终以增加其安全性为基础，与道路多方面联系在一起，通过路肩护栏的施工案例作为分析，研究护栏的结构选型，创造出新型的护栏类型，在材料、结构、安全、稳定、造价等方面做出更大的进步。

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