[发明专利]一种基于缓冲吸能材料的车辆拦阻系统

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程和材料科学技术领域，具体涉及一种拦阻能 力可设计且性能稳定的基于缓冲吸能材料的车辆拦阻系统，在实现有 效拦阻的同时，保证乘客的安全以及避免车辆结构发生重大破坏。

背景技术

随着我国经济的快速发展，我国公路通车里程发生了跨越式增长， 截止2014年末全国公路总里程446.39万公里，公路密度46.50公里/ 百平方公里，其中全国等级公路里程390.08万公里，更重要的是中西 部的山岭重丘区的公路密度迅速增长。在山岭重丘区，由于地形、地 貌和地质等因素的限制，山区公路需克服高差展线，不可避免存在连 续下坡路段。车辆在此路段上行驶，长时间使用行车制动，使得制动 系统“热衰退”现象十分突出，严重时车辆制动能力完全丧失，引起重大 恶性事故。为解决此问题，美国于上世纪50年代在加利福尼亚修建了 第一条避险车道，我国于1998年在八达岭高速公路修建第一条避险车 道。目前在山区公路建设规范中指出：在平均纵坡达到4％，连续下坡 3km以上时，宜设置避险车道。

避险车道技术发展至今，经历了不同的应用类型，包括重力型(依 靠陡峭的坡度使车辆减速)、沙堆型(靠重力及沙堆阻力来使车辆减 速)，以及目前常见的砂砾型(通过砂砾的滚动阻力使失控车辆减速或 停止)。重力型需要足够长的车道，受地理因素制约较大。沙堆型的拦 阻性能受天气影响大，高数值的减速度会导致人员及车辆的严重损伤。 砂砾型避险车道所用材料常为鹅卵石、碎石块等重质材料，减速过程 会引起车辆的较大振动，导致货物散落、货箱脱挂脱销，从而导致车 辆侧翻和方向失控；砂砾硬度较高，在车辆冲入时易导致油箱破损， 砂砾与金属摩擦起火花后，从而导致严重的起火甚至爆炸事故；另外， 该类硬质集料式材料在长时间重力作用下结构进一步密实，以及通过 水的漫流从匝道的顶部和两侧进入砂砾堆中的细料也使得砂砾的密实 度增加，导致滚动阻力变小，使得砂床功能减弱。综上所述，拦阻性 能稳定性差、拦阻力缺乏设计以及减振等问题，给使用避险车道的人 员和车辆带来了事故隐患。严重的水平减速度和突然的垂直加速度， 造成人员、车辆、财产受损，另外在此过程中前后轮减速度不匹配， 使车辆失去平衡，导致货物散落、后轮分离和挂车向前倾覆；较小的 拦阻力易导致避险无效。

授权公告号为CN204266073U实用新型专利公开一种高速公路避 险车道，其减速制动层由多孔型、回字型、工字型或倒U型的微强度 阻尼混凝土预制块铺砌而成，避险车辆压上后材料粉碎并产生沉陷， 轮胎与微强度阻尼混凝土产生一定的摩擦力实现缓冲，使车辆快速停 下，微强度阻尼混凝土强度低，避险过程中不会损伤车辆，车辆沉陷 时汽车油箱剐蹭到微强度阻尼混凝土不会破坏，并且预制块的力学及 使用性能稳定，不会出现砂石等多次使用后板结变硬、冬天融雪冻结 变硬等现象。然而，专利中的微强度阻尼材料的减速机理与沙堆、碎 集料和豆砾石相同，是依靠轮胎与拦阻材料间的摩擦力实现的，仍存 在拦阻能力有限、对不同车辆的拦阻效果无法控制、拦阻过程中车辆 受力不均匀(如初始力过大)、拦阻过程中车辆方向不受控制等问题。

发明内容

为解决现有技术中的避险车道拦阻能力有限、对不同车辆的拦阻 效果无法控制、拦阻过程中车辆受力不均匀、拦阻过程中车辆方向不 受控制等技术缺陷，本发明提供一种拦阻能力可设计且性能稳定的基 于缓冲吸能材料的车辆拦阻系统，在实现有效拦阻的同时，能够保证 乘客的安全以及避免车辆结构发生重大破坏，同时，本发明的基于缓 冲吸能材料的车辆拦阻系统主要由缓冲吸能材料组成，其具有可设计 的压溃强度，在车轮碾压下该材料吸收车辆动能，达到拦停车辆或使 车辆减速的目的。本发明的基于缓冲吸能材料的车辆拦阻系统还具有 减速效果好、制动过程安全、振动小等特点，可应用于公路避险车道 等领域。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于缓冲吸能材料的车辆拦阻系统，其包括路基以及设于所 述路基上表面的制动床。

优选的，所述路基的坡角a为0-40度，所述路基的前段为缓冲段， 所述制动床设于所述路基的后段。

优选的，所述缓冲段的长度为0～50米，宽度为3～12米。

优选的，所述缓冲段的路面摩阻的滚动阻力系数为0.01～0.15。缓 冲段利用坡度或路面摩阻来降低车辆的动能；所述缓冲段的路面摩阻 依据车辆拦阻系统的目标效果而设计。