阅读说明：本技术 一种收缩旋转式缓冲装置及护栏 (Shrink rotation type buffer and guardrail ) 是由 王晓东 田磊 丁连树 胡家琦 彭星 张铭政 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种收缩旋转式缓冲装置及护栏,收缩旋转式缓冲装置包括主轴、旋转套筒、两个滑环、两个高强度拉伸弹簧、多个连接臂、多块刚性承压板以及底座,所述主轴下端固定安装在底座上,旋转套筒通过轴承安装在主轴中部,两个滑环分别设于旋转套筒两端主轴的收腰型滑槽内,滑环与旋转套筒之间通过高强度拉伸弹簧固定连接,多个刚性承压板呈环形阵列分布在主轴四周,每个刚性承压板分别通过两个连接臂交叉式与两个滑环铰接相连,多个收缩旋转式缓冲装置通过支护系统相连组成护栏,所述支护系统包括横向支撑臂和纵向支护装置,纵向支护装置为安装单个装置的支撑柱和蹄脚。本发明结构简单,缓冲效果好,并且能同时适用于直道护栏和弯道护栏。(The invention discloses a contraction rotary type buffer device and a guardrail, the contraction rotary type buffer device comprises a main shaft, a rotary sleeve, two slip rings, two high-strength tension springs, a plurality of connecting arms, a plurality of rigid bearing plates and a base, the lower end of the main shaft is fixedly arranged on the base, the rotating sleeve is arranged in the middle of the main shaft through a bearing, the two sliding rings are respectively arranged in the waist-contracting type sliding grooves of the main shaft at the two ends of the rotating sleeve, the sliding rings are fixedly connected with the rotating sleeve through high-strength tension springs, a plurality of rigid bearing plates are distributed around the main shaft in an annular array, each rigid bearing plate is hinged and connected with the two sliding rings in a crossed manner through two connecting arms, a plurality of contracting rotary type buffering devices are connected through a supporting system to form a guardrail, the support system comprises a transverse support arm and a longitudinal support device, wherein the longitudinal support device is a support column and a hoof foot for mounting a single device. The invention has simple structure and good buffering effect, and can be simultaneously suitable for straight guardrails and curve guardrails.)

一种收缩旋转式缓冲装置及护栏

技术领域

本发明属于道路交通安全领域，涉及一种多向缓冲护栏，更具体地说，涉及一种收缩旋转式缓冲装置及护栏。

背景技术

现如今，车辆日益增多，交通类事故俨然已经成为发生率最高的事故类型，而在交通事故中，车辆撞击护栏时有发生，据相关数据统计，平均每年每200米道路上约有250余次撞击护栏的事故发生，这类事件的发生率是高速路上其他交通事故类型的3倍之多。

目前正在使用的护栏不能很好地达到安全防护的预期效果。现有护栏大致可分为三类，刚性混凝土护栏和半刚性波形钢结构护栏，少数情况下存在柔性缆索护栏。但是，以上三种护栏不能吸收车辆撞击的能量或吸能效果较小，导致车辆撞击护栏时护栏会对车体和车体中的人员造成损害，当冲击载荷较大时，由于现有护栏未采取支护措施，特别是半刚性波形钢结构护栏和柔性缆索护栏，车辆可能会冲出护栏造成车毁人亡，如10.28重庆公交坠江事故，车辆撞断护栏，坠入江中，车内无一人幸免于难；同时，现有护栏在受到撞击之后会发生永久变形，无法维修，只能更换，维修成本较高。

发明内容

本发明提供一种收缩旋转式缓冲装置及护栏，安装于危险度较大的地段，即易发生撞击护栏事故的地段和一旦车辆冲出护栏将造成严重后果的地段，如弯道处和桥梁两侧等地点，其目的是解决现有技术中缓冲护栏缓冲作用效果差及其稳定性差等问题。

本发明通过如下技术方案实现：

在本发明有关方位的描述中，需要说明的是，“横向”指沿道路延伸方向；“纵向”指垂直于道路延伸方向；

一种收缩旋转式缓冲装置，其特征在于：包括主轴、旋转套筒、两个滑环、两个高强度拉伸弹簧、多个连接臂、多块刚性承压板以及底座，所述主轴下端固定安装在底座上，主轴为两端设有收腰型滑槽的阶梯轴，所述旋转套筒通过轴承安装在主轴中部，两个滑环分别设于旋转套筒两端主轴的收腰型滑槽内，使得滑环即可在滑槽内沿着主轴轴向滑动，又可以转动，并且滑环与旋转套筒之间通过高强度拉伸弹簧固定连接，多个刚性承压板呈环形阵列分布在主轴四周，每个刚性承压板上下分别设有一个铰链，每个铰链上安装一个连接臂，连接臂另一端铰接在相对侧的滑环上，使得每个刚性承压板上的两个连接臂交叉设置，通过交叉型的连接臂使得刚性承压板向四周撑开，整体形成筒状结构。

作为改进，每个所述刚性承压板外层均设有柔性缓冲层。

作为改进，所述柔性缓冲层采用聚氨酯橡胶复合材料制成，外层为凸条状的波浪形。

作为改进，所述滑环外部为正多边形，正多边形的每个边均设置一个与连接臂相连的铰链。

作为改进，所述滑环外部的边数为5-10。

作为改进，所述刚性承压板上的铰链位置分别设于刚性承压板高度的约四分之一和四分之三处，刚性承压板上的两个铰链并分列于刚性承压板竖向中心线的两侧，滑环上的铰链位置相应偏移。

一种利用上述收缩旋转式缓冲装置的护栏，其特征在于：包括多个收缩旋转式缓冲装置和将多个收缩旋转式缓冲装置连接安装的支护系统，多个收缩旋转式缓冲装置的底座通过地锚安装在道路两边的地面上，所述支护系统包括横向支护装置、纵向支护装置和连接件，所述连接件固定安装在每个收缩旋转式缓冲装置的主轴的顶部，所述横向支护装置为通过连接件将多个收缩旋转式缓冲装置在横向上相连的横向支撑臂，所述纵向支护装置支撑柱和蹄脚，所述蹄脚支撑在地面上，所述支撑柱下端安装在蹄脚上，支撑柱上端前倾后与收缩旋转式缓冲装置的连接件固定相连。

作为改进，所述连接件为立方柱或者三角柱，多个收缩旋转式缓冲装置通过多个横向支撑臂固定相连形成一字型护栏或者弯道护栏。

作为改进，所述横向支撑臂与连接件的一个面通过法兰相连，所述支撑柱顶部与连接件的另一个面也通过法兰相连。

作为改进，所述支撑柱下端为螺杆段，所述蹄脚上设有与螺杆配合的螺纹孔和便于拧动的手柄。

作为改进，所述连接臂相互交错分别铰接与刚性承压板和滑环，构成剪叉式机构，刚性承压板上的铰链位置分别设于刚性承压板高度的约四分之一和四分之三处并分列于刚性承压板竖向中心线的两侧，滑环铰链位置相应偏移。

作为改进，所述横向支撑臂在材料使用量一定和生产工艺允许的情况下，应尽量增大其惯性矩，宜使用工字型截面钢或槽型截面钢。

作为改进，所述支撑柱应采用精密冲压，一体成型技术生产，支撑柱应为弯曲状，弯曲角度应大于90度，在130度左右为宜。所述蹄脚只需放置于路面，无需与地面固定连接。

本发明的有益效果：

本发明具有多重缓冲特性和多向支护特性，安全性极高。

1、多重缓冲特性在于外层的柔性缓冲层和内层主缓冲体，外层的柔性缓冲层为聚氨酯复合材料制成的凸条状柔性缓冲层，其具有较高的机械强度和氧化稳定性以及较高的回弹性，既可以给车体柔性缓冲使车体不会发生损伤，又能够长期处于自然环境中；内层主缓冲体能够将巨大的径向冲击力部分转换成沿主轴向上的力和沿主轴向下的力并相互抵消，由于有高强度拉伸弹簧的存在(能量转化为弹性势能并储存在弹簧内)，筒体在收缩的过程中存在缓冲作用。筒体还能够绕主轴自由转动，当车辆撞击到筒体时，筒体还有一定的周向缓冲引导作用，能够逐步引导车辆回归正常行驶路线。并且本发明提供的护栏能够二次使用，即车辆撞击护栏离开护栏后，筒体能够恢复原状，二次使用，维修成本低。

2、多向支护特性在于纵向支护装置和位于筒体两侧的横向支撑臂。纵向支护装置能够提供纵向支撑力，且车辆纵向冲击分力越大，蹄脚受到的压力越大，其摩擦力越大，从而纵向支撑力越大。位于筒体两侧的横向支撑臂提供横向支撑力，由于筒体左右有多个横向支撑臂，各个横向支撑臂由各个主轴支撑，因此就单个筒体而言，受到的总横向支撑力足够大，为各个横向支撑臂支撑力的总和。由于车辆撞击到筒体作用到主轴的力总可以分解为横向的力和纵向的力，因此，无论车辆从哪个方向撞击到筒体，只要经过缓冲之后的冲击力不高于主轴材料本身的破坏极限，本发明所提供的护栏不会发生倾倒破坏。

另外，本发明在结构上力求简单，可靠性得到保障，剪叉式缓冲机构使得刚性承压板多点受力，应力分布均匀。

需要指出的是，虽然本发明现场施工安装简单，但零部件本身装配较为繁琐，且生产成本较高，故不宜大面积使用，应使用在危险度较大的场所，如弯道处和桥梁两侧等地点。

附图说明

图1为本发明收缩旋转式缓冲装置轴测图；

图2为本发明收缩旋转式缓冲装置剖视图；

图3为本发明收缩旋转式缓冲装置撞击前示意图；

图4为本发明收缩旋转式缓冲装置撞击后示意图；

图5为本发明直道安装缓冲护栏示意图；

图6为本发明弯道安装缓冲护栏示意图。

附图标记：1-柔性缓冲层，2-刚性承压板，3-蹄脚，4-支撑柱，5-底座；6-手柄，7-螺杆，8-主轴，9-拉伸弹簧，10-滑环，11-铰链，12-连接臂，13-旋转套筒，14-横向支撑臂，15-安装柱，16-安装法兰，17-收腰型滑槽，18-柱状段，19-圆台状，20-收缩旋转式缓冲装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的直道护栏进行举例说明。

如图1至图4所示，一种收缩旋转式缓冲护栏，包括多个收缩旋转式缓冲装置20和将多个收缩旋转式缓冲装置20相连的支护系统，收缩旋转式缓冲装置20包括主轴8，主轴8上端为安装纵向支护装置的安装柱15，下端为与地面固定安装的底座5，底座5通过地锚固定在路面，主轴8中部为凸出的阶梯轴，旋转套筒13与该段配合，可自由转动，不能上下移动，主轴8为两端设有收腰型滑槽17的阶梯轴。旋转套筒13两端分别固定有高强度的拉伸弹簧9，在拉伸弹簧9另一端固定连接有滑环10，两个滑环10分别设于旋转套筒13两端主轴8的收腰型滑槽17内，滑环10内孔略大于主轴8的收腰型滑槽17处的外径，使得滑环10可沿主轴8上下滑动以及绕着主轴8的轴心转动，滑环10外部被制成正六边体形状，侧边设有6个铰链，为便于连接臂12的安装，为了便于安装连接臂12，上下滑环10上的铰链并非对称设置，沿同一方向(顺时针或逆时针)有一定偏移，偏移距离为连接臂12厚度。收缩式的外筒体由多个柔性缓冲层1和刚性承压板2构成，柔性缓冲层1由聚氨酯橡胶复合材料制成，外层为凸条状，固定安装在刚性承压板2的外侧，刚性承压板2由钢板制成，刚性承压板2内侧竖直方向上1/4处和3/4处设有铰链11，同样的铰链并非在同一竖直线上，水平距离为支撑臂厚度，在刚性承压板2的铰链和滑环10的铰链之间由支撑臂连接。柔性缓冲层1、刚性承压板2和支撑臂构成的模块共有个，以主轴8为中心呈环形阵列均布，形成直径可变的外筒体结构。

如图5所示，本发明的支护系统包括横向两个相邻收缩旋转式缓冲装置20的横向支撑臂14、加固支撑单个收缩旋转式缓冲装置20的纵向支护装置和安装与每个主轴8顶部的安装柱15，如图1和图5所示，安装柱15为立方柱，其前后左右一共有四个连接面，横向支撑臂14采用工字型截面钢，通过两端的安装法兰16与相邻两个收缩旋转式缓冲装置20的安装柱15固定连接，使得护栏整体为一字型；纵向支护装置包括支撑柱4、蹄脚3和调节手柄6，支撑柱4采用精密冲压，一体成型技术制成130度的弯曲状，顶端焊接有安装法兰16，通过安装法兰16与安装柱15的一个连接面固定连接，下端为螺杆7，蹄脚3下端制成圆台状19，放置于路面，上端为柱状段18，柱状段18内部有与上述螺杆7端配合的螺纹孔，蹄脚3可通过固定连接在柱状段18的手柄6拧动绕螺杆7旋转，从而调节纵向支护装置的安装高度，转动调节手柄6即可上下移动蹄脚3位置，从而根据现场实际安装条件做出合理调整。

本发明还提供的一种用于弯道护栏，与上述一字型的直道护栏类似，区别在于，安装柱15为三角柱，一共有三个连接面，横向支撑臂14两端通过法兰连接在相邻两个收缩旋转式缓冲装置20的安装柱15上，组成的弯道护栏的弯曲度通过选择安装柱15的三角形截面的不同顶角大小调整，其他结构一样，故不再赘述。

本发明的缓冲与支护原理：

当车体撞击直径可变的外筒体，即撞击到柔性缓冲层1时，对于车体冲击力的径向分力而言，车体首先受到柔性缓冲层1的弹性缓冲作用，经柔性缓冲层1缓冲过后的剩余冲击力(能量)，作用至刚性承压板2，通过与刚性承压板2连接的剪叉式的连接臂12传递作用到滑环10上，作用到滑环10上的冲击力可分解为沿竖直方向的轴向力和水平指向主轴8的径向力，两个滑环10上的轴向分力将分别拉伸位于滑环10与旋转套筒13之间的两个高强度的拉伸弹簧9沿相反方向作用，若忽略筒体重力，则无论冲击力多大，竖直方向合力为零，且在拉伸弹簧9的弹力作用下能够起到缓冲效果。当车体离开外筒体时，外筒体能够在拉伸弹簧9的作用下回到初始位置，以防止由于前面车辆发生事故而引起后面车辆发生偏离行驶位而撞击护栏的事故。水平指向主轴8的径向力又可以分解为作用于主轴8的纵向力和横向力，纵向力由纵向支护装置提供支护力，如在有益效果中所提到的那样，纵向力越大，蹄脚3作用于地面的压力越大，进而地面与蹄脚3之间的摩擦阻力越大，即纵向支护力越大；横向力由横向支撑臂14提供支护力，同样如在有益效果中所提到的那样，由于受到撞击的护栏的左右两侧存在多个护栏，在这些护栏(主轴8)的联合支撑力的作用下使得作用在受到撞击的主轴8上的支护力足够大。故只要经过缓冲之后的冲击力不大于主轴8材料本身的破坏极限，主轴8不会发生倾倒破坏。对于车体冲击力的周向分力而言，即与筒体外表面相切的分力，由于筒体可自由转动，并且筒体的收缩并非单一柔性缓冲层1和刚性承压板2组合体的收缩，而是六个组合体同时收缩，故车辆会在周向分力的作用下沿筒体向前移动，并在筒体对车体反作用力的作用下使得车体逐渐回归正常行驶位，显然，车体需要经过多个缓冲护栏的反作用力才能够使车体回归正常行驶位。具体地，撞击前本发明所提供的缓冲护栏如图3所示，撞击后本发明所提供的缓冲护栏如图4所示。