具有滑动式冲撞承受元件的护栏 本发明涉及一种沿道路设置的护栏，用于对偏离道路的运动车辆进行改向。
依靠现代的道路护栏可以实现两个独立的功能，这两个功能在一定程度上又相互制约。首先，护栏在纵长方向上最好应具有足够的拉伸强度，从而一辆以斜向角度撞击在护栏中部某一段的车辆就不会冲出护栏，而是沿着护栏的长度方向被重新定向。这一功能要求护栏有相当高的抗拉强度。
其次，护栏最好能以一个合适的减速率对撞击在其端部的车辆进行减速，从而不会对车辆施加一个特别高的减速度，避免护栏刺入车辆内部。
现已提出的许多种护栏设计方法都考虑了这两个独立地功能要求。例如在Sicking的美国专利US 5547309和美国专利US 5407298号、以及Mak的美国专利US5503495号、及于1997年12月15日提交的美国专利申请08／990468号中所描述的那样。其中所述的08／990468号申请现已转让给本发明的专利受让人。
本发明的目的在于对护栏进行改进，使得护栏在保持理想的纵向拉伸强度的前提下，进一步减小护栏刺入冲撞车辆内的可能性。
作为介绍，下文描述的最佳实施例包括一个护栏，该护栏具有一组用于阻拦车辆的横栏，这组栏杆固定于一组柱桩上。该实施例还包括一个冲撞承受元件，该元件滑动安装于第一段横栏的前端。这样的冲撞承受元件包括一个车辆接合部，其前端的面积远大于第一段横栏的前端面积。由于冲撞承受元件是滑动地安装于第一横栏上，一辆碰撞车辆将首先撞击该冲撞承受元件使其滑动，而基本不会使其它的横栏被撞动或变形。由于冲撞承受元件的前端的面积远大于第一段横栏的前端面积，作用于车辆的冲击力也被分散了。这两个特征共同减小了护栏刺入车辆的可能性。
附图1是一个包括本发明目前最佳实施例的道路护栏的投影视图。
附图2是图1中护栏的前端部的放大的投影视图。
附图3是含有图1和图2中的冲撞承受元件的投影视图。
附图4为图3的冲撞承受元件中的导承横栏的侧视图。
附图5为沿图4中5-5线的俯视图。
附图6为沿图4中6-6线的后视图。
附图7为从图2中7-7线方向作的断面视图。
附图8为从图2中8-8线方向作的断面视图。
附图9、10、11分别为包含在附图1-8的实施例中的三种柱桩的投影视图。
附图12为沿附图1中的12-12线方向作的断面视图。
现在转到附图，附图1表示一个包括本发明目前最佳实施例的道路护栏的投影视图。护栏10是沿着一条道路R安装的，该护栏的前向端12正对一个预计的撞击方向D。
如图1所示，护栏10包括一组固定于多个柱桩16上的横栏14。柱桩16的部分埋入地下，并连续依次编号，从护栏10最前端的第一柱桩18开始，到第二个柱桩20，并依次类推。在该实施例中，第一和第二柱桩18、20被设置在具有土壤内挡板24的地基管22内。此外，第一和第二柱桩18、20之间由支杆26进行联结。这些特性共同使得第一和第二柱桩18、20在地平面上保持固定不动，从而增加了第一和第二柱桩18、20在轴向冲击的作用下在地平面内完全折断的可能性。
如附图2最清楚地示意的那样，最前的一段横栏14的前向端28支撑着一个冲撞承受元件30。该冲撞承受元件30以透视图的形式表示在附图3中。冲撞承受元件30的前向端是一个车辆接合部32，其用螺栓适当地固定于导承横栏34的前向端上。
导承横栏34的结构如附图4、5及6所示。如附图6最合适地表示的那样，在导承横栏34上形成了两个轴向延伸的隆脊36，其间由一个轴向延伸的凹沟38分隔开。这种W字梁结构的横栏在本领域是公知的，并且导承横栏34与护栏10(见附图1)的横栏14具有大体相同的断面形状。
一块安装40通过例如焊接的方法固定于导承横栏34的前向端上。在该实施例中，安装板40相对于导承横栏34的纵轴向有一定的倾斜角。这一点并不是对所有的实施例都是必须的，但它可产生这样的优点：即使在护栏10的前向端从道路R的方向向外张开，从而使得护栏不再对准预计的撞击方向D(见附图1)的情况下，车辆接合部32仍可以垂直于预计的撞击方向D进行安装。
如附图4所合适的表示的那样，在导承横栏34上还设置了九个狭槽42，所有狭槽均沿着导承横栏34的轴向延伸。一个舌状件44安装在导承横栏34的中央部位，并向导承横栏34的后方伸出。此外，在导承横栏34的前向部分还形成一个窗孔56。
回到图3，可以看出车辆接合部32通过一个C形槽钢安装到安装板40上，安装的方式例如可以采用螺纹固定件。在本实施例中，车辆接合部32本身也是由角钢焊接而成的。
如图3所示，一根支杆48支撑在车辆接合部32下部和导承横栏34的后向部分之间。支杆48的前面用螺栓50固定于车辆接合部32的底部。其后面则通过螺栓52及角支座54固定于导承横栏34的凹沟38上。
冲撞承受元件30的连接关系在图2中可得到最清楚的体现，其通过螺纹连接件58固定于前部横栏14的前端28上。图8清楚描述了其间的结构关系。每个连接螺栓58都从横栏14上的相应开口和导承横栏34上的对应狭槽42穿过。垫片60置于狭槽42内，其尺寸保证连接螺栓58不能将导承横栏34夹紧在横栏14上，从而避免将导承横栏34固定。附图7是另一个断面视图，用于表示角支座54在导承横栏34上的安装关系，该种安装方式不会对横栏14、34之间的滑动产生干涉。
返回到图2，前部横栏14的前端通过螺纹连接件62以常见的方式固定于第一柱桩18上。窗孔56的设置保证了连接件62不会将导承横栏夹紧到第一柱桩18上，从而不会将其固定。
在车辆接合部32和第一柱桩18之间安装了一根支柱62。在本实施例中，支柱62包括一段角钢，其用螺栓固定于一块条板上，而该条板又用螺栓固定于柱桩18及车辆接合部32的中间。
第一横栏14的前端最好还用缆索64连接到第一柱桩18上，该缆索在其后端是通过普通的安装支座66连接到横栏14上的，其前端则连接到第一柱桩18上。正如于1997年12月15日提交的美国专利申请序列号08／990468所描述的那样，当柱桩18在一个轴向冲击作用下发生折断时，缆索64的安装方式最好能有利于方便地将缆索64从柱桩18上拆下，其中该专利申请现已同样转让给本发明的专利受让人。从而那份相关的说明书整个都可以作为参考纳入本文。
图9至图11分别为柱桩18、20、16的的透视视图。第一柱桩和第二柱桩18、20由孔洞68进行强度减弱，而第一柱桩18的强度还被锯口70进一步削弱。图11中的柱桩16(该种柱桩用于护栏10的柱桩3-10)的强度被通孔72削弱。
下文将简单地以其它的结构细节通过示例对本发明的最佳实施方式作出限定。这些技术细节的目的只在于起例示的作用，且应该被清楚地理解为只是推荐的方案。这些细节中的任何内容都不应该用于限定本发明的保护范围。
作为实施例，横栏34、14可由如AASHTO标准中M180-89 A类第Ⅲ型所规定为12的金属板材来形成。还可对这些横栏进行热浸电镀(用Ⅱ型锌镀层)。在柱桩3中轴线前大约15厘米处还可以在第一横栏14上沿一条线形成一个2英寸长的墩压变形，所沿的线与贯穿整个横栏的长度方向垂直。横栏在墩压变形中央区的垂直断面形状如图12所示，图中墩压或卷曲变形的中央断面用实线表示，而未卷压部分贝用点划线表示。在本实施例中，在横栏的中央凹沟上形成至多14毫米的变形，在其边缘有至多32毫米的变形。在第二及第三横栏14上也可以分别与柱桩5和柱桩9的中心线平齐设置类似的墩压变形。这些墩压变形在不显著降低拉伸强度的前提下为横栏14提供了最佳的可弯曲部位。为了在一个轴向冲击的作用下实现理想的弯折，横栏14用螺栓固定于柱桩1、5和11上，以及在柱桩11下游的其它柱桩上。这样，柱桩对一系列的横栏14提供了抵抗斜向撞击的支撑，而横栏在受到轴向撞击的情况下也可以自由地从某一柱桩上塌落下来。
车辆接合部32可由四分之一英寸厚的角钢来制造。柱桩18、20可用断面尺寸为190×140毫米、长为1086毫米的木材(最小为8MPa的S4S级)来制造。孔洞68的直径可为60毫米。图11中的柱桩16也可以用木材来制造，该木材的断面尺寸为203×152毫米，长度为1830毫米。通孔72的直径可为63．5毫米。最好每根柱桩16都是由选定的木材来形成的，保证在通孔72的两边都有300毫米长的构件级木料。柱桩的其余部分可以是#2级的木材。
在组装时，冲撞承受元件34以低摩擦滑动的形式安装在前向横栏14的前端，支柱62可以使得施加在车辆接合部32上的压力传递到第一柱桩18上。在本实施例中，狭槽42长157毫米，从而冲撞承受元件30具有的限制行程大约是136毫米。在轴向冲击的情况下，一辆行驶在预计撞击方向D的车辆将首先与车辆接合部32接触。当车辆将车辆接合部32向后挤压时，支柱62将压力载荷传递到第一柱桩18上，从而在缆索64附件的部位将第一柱桩18折断。一旦第一柱桩18发生折断，缆索附件就使得缆索64从第一柱桩18上脱落下来。这样就减小了弯折横栏14所需的冲击力，从而也减小了由护栏10施加到撞击车辆上的减速力。
车辆接合部32及导承横栏34的继续向后运动使得舌状件44插入用于固定导承横栏34后端的配对零件66内。由于在该处导承横栏34两端都与第一横栏14固接，这样就从侧向增强了第一横栏的前端。这一侧向增强减小了横栏14在靠近撞击车辆部分发生弯折的可能性，增加了横栏14在初始的卷折中就从柱桩3上弯脱开的可能性。当固定螺栓58运动到狭槽42的最前端时，冲撞承受元件30进一步的向后运动将使得第一横栏14的前端也发生向后运动。注意到支杆48(见附图2)的前端从车辆接合部32的前部突出。这一突起是用于与撞击车辆(图中未视出)的保险杠或其下的部位进行接合的，由此来防止护栏10在撞击中位置上移的趋势。
从附图中应该能清楚地看出，车辆接合部32(见图2)的前部面积A1远大于横栏14的前部面积A2。在本实施例中，前部面积A1大约是2100cm2(457毫米×457毫米)，前部面积A2大约是13．3cm2(494毫米×2．7毫米)。从而A1和A2的比率大约是157∶1。前部面积A1是由车辆接合部32的外周边来确定的，而不考虑车辆接合部32是否有内部开口。
由于车辆接合部32的前部面积是如此之大，护栏10刺入撞击车辆内的可能性很小。此外，由于撞击接受元件30是滑动地安装于最前的横栏14上，施加到轻型撞击车辆上的初始减速峰值也减小了。为了减小撞击开始时的减速峰值，车辆上的减速撞击力直接被作用于最前的柱桩上。
当然，对上述的最佳实施例进行的多种改变或变形都是可以理解的。例如，车辆接合部32可以是其它的形状，也可以由其它的材料制成。A1和A2的比值应大于50∶1，最好能大于100∶1，最佳的应大于150∶1。如果需要的话，可以在车辆接合部32内或上设置反光材料。支柱62的形状也可以按照需要进行制造，在其它的实施例中还可以用木材或其它材料来制造。独立支杆48并不是在所有的实施例中都是必须的，从车辆接合部32前面突出的支柱48前端也不是必须的。如果需要，也可以在第一横栏14上开狭槽42，或在横栏14及导承横栏34上都开有狭槽。对横栏14及导承横栏34而言，许多其它的结构也是可能的，包括具有两个或多个由平行隆脊隔开的凹沟的波纹状横栏。
在本发明中所使用的那些词汇所表达的意思是很广泛的。例如，“一系列元件”的意义是包含一个或多个该元件的泛指。
词汇“端”泛指某一零件的末梢端区域或靠近末梢的区域。
词汇“柱桩”泛指一切由木材、金属和其它材料制成的柱状物。
词汇“撞击承受件”指护栏上所联结的可承受至少部分撞击的元件。如上文描述的那样，对护栏中间部位的斜向撞击可能不会与撞击承受件接触。
类似地，词汇“预计撞击方向”指几个预期的冲击角度中的某一方向，在本文的情况是指与护栏的纵长轴线平齐或成很小角度的方向。
词汇“可滑动地”泛指两个搭接元件间一切相对的平移运动，无论是具有或不具有诸如摩擦或变形等约束条件。
词汇“道路”泛指一切车辆运输的运动路线，包括高速公路、轨道、路轨和跑道。
词汇“歪斜”泛指两个元件在任何时候都处于即不相互平行也不相互正交的倾斜交角条件下。
上述详细的描述只是介绍了本发明可以采用的多种实施方式中的少数几种。因此，该详细描述目的只在于例示，而不起限制的作用。