Mi a funkciója a hídpillérek előtt elhelyezett ütközésálló korlátnak, és hogyan tesztelik?

Miért tartják a hídoszlopokat a közúti rögzített tárgyak közül a legsúlyosabb veszélyforrásnak

A hidatámaszok néhány, az infrastruktúra-hálózatban található legnagyobb sebességű útvonalon éppen a tévelygő járművek útjába helyezkednek. Ellentétben egy, a forgalommal párhuzamosan futó védőkorlátokkal, egy hidatámasz frontális ütközési kockázatot jelent – olyan típusú kockázatot, amely a jármű teljes kinetikus energiáját másodperc tört része alatt átviszi a szerkezetbe. A halálozási statisztikák ezt megerősítik. Országos adatok szerint a közúti halálozások körülbelül 28%-a kivezetéses balesetekből ered, és a rögzített tárgyak – például hidatámaszok, fák és villamos oszlopok – a leggyakrabban érintett tárgyak. .

Egy hídoszlop előtt elhelyezett ütközésálló korlát funkciója fogalmilag egyszerű, de végrehajtás szempontjából brutálisan megterhelő: a járművet el kell téríteni az oszloptól úgy, hogy közben elegendő energiát nyeljen el ahhoz, hogy az utasok lassulása túlélhető határok között maradjon. Ez azt jelenti, hogy a korlátnak megbízhatóan kell működnie széles körű ütközési szögek, járműtömegek és sebességek mellett – mindezt a korlátozott helyen, amely általában egy oszlop előtt áll rendelkezésre.

Tartás, irányítás és energiaelnyelés: a három feladat

Egy oszlopvédő korlátnak három különálló funkciója van, amelyek sorrendben kell működjenek. Először is, tartalmazás – a korlátnak fizikailag meg kell akadályoznia, hogy a jármű elérje az oszlopot. Ez nyilvánvalónak tűnik, de valójában ez a legnehezebb követelmény, mert a korlát nem lehet végtelenül merev. Ha túl merev, a jármű túl hirtelen áll meg, és az utasok halálos lassulást éreznek. Ha túl rugalmas, a jármű átüt rajta.

Másodszor, irányítás amikor a korlátfal elkapja a járművet, vissza kell vezetnie egy olyan pályára, amely kb. párhuzamos a közúttal. A kilépési szög rendkívül fontos. A ütközési vizsgálatokra vonatkozó kritériumok általában azt követelik meg, hogy a jármű kilépési szöge a korlátfalból ne haladja meg a 12 fokot. Ha ezt meghaladja, a jármű átcsúszhat az ellentétes irányban közlekedő forgalomba, vagy más akadálynak ütközhet.

Harmadszor, energia disszipáció a korlátfal a kinetikus energiát vezérelt deformáció útján – hajlítás, szakadás és súrlódás – nyeli el, így a jármű hosszabb távon és időn keresztül lassul le. Itt az utasok által érzett maximális lassulás a döntő mérőszám, nem az összes elnyelt energia.

Teljes méretű ütközési vizsgálat: az egyetlen módszer, amellyel biztosan tudjuk

A számítógépes szimulációk és a kicsinyített modellvizsgálatok részben segíthetnek, de a híd-pillérkorlátfalok tanúsítására elfogadott egyetlen módszer a teljes méretű ütközési vizsgálat. A két vezető globális szabvány Észak-Amerikában a Manual for Assessing Safety Hardware (MASH), Európában pedig az EN 1317.

A MASH szabvány a valós világbeli ütközési adatok évtizedekre kiterjedő elemzése alapján határozza meg a tesztelési feltételeket. Egy tipikus teszt egy hídpillér-védő korlátnál például egy 2000 kg tömegű pickup teherautó 100 km/h sebességű, 25 fokos szögben történő ütközését jelenti. A tesztelési berendezésnek szimulált hídlemez-alapozást is tartalmaznia kell, mert a korlát teljesítménye lényegesen változik attól függően, hogy talajba vagy merev betonszerkezetbe van-e rögzítve. .

Az EN 1317 szabvány hasonló megközelítést alkalmaz, de más tesztautókat és tartási szintek osztályozását használja. Egy új korlátréndszer legalább két ütközési teszten kell átesnie: egy könnyű járművel (általában 900 kg) a utasokra gyakorolt ütközési hatás mértékének értékelésére, valamint egy nehéz járművel a rendszer által elnyelhető maximális energiamennyiség meghatározására. .

Mi történik egy hídoszlop-védőkorlát ütközési vizsgálata során

Egy hídoszlop-védőkorlát teljes méretű ütközési vizsgálata egy irányított rombolás. A nagysebességű kamerák, a járműre szerelt gyorsulásmérők és a korláton belül elhelyezett feszültségmérők több ezer képkocka/másodperc sebességgel rögzítik az adatokat. A járművet vontatókábellel vagy vezérlőrendszerrel az ütközési pont felé irányítják, majd az ütközés előtt azonnal elengedik – és ekkor minden kb. 150 milliszekundum alatt zajlik le.

Az értékelési kritériumok kegyetlenek. A korlátnak meg kell tartania a járművet, és irányított módon kell újrairányítania azt a gátrendszer egyetlen alkotóeleme sem hatolhat be a jármű utastérbe. a jármű tömegközéppontjának nem szabad átlépnie a deformálódott gátrendszer középvonalát. a járműnek nem szabad átfordulnia. nehézjárművek vizsgálata esetén a ballasztnak legfeljebb 5%-a válik le, mielőtt a jármű teljesen megállna. .

Az útközeli biztonsági irodalomban dokumentált egyik tesztsorozat egy MASH Sequential Kinking Terminal-t használt 12-es kaliberű AASHTO M180 szabványos W-alakú acélkorláttal. a rendszer teljes hossza – beleértve a rávezető lejtőt, a járdaszegélyt, a végpontot és a gátat – több mint 300 láb volt. a gátrendszer sikeresen teljesítette a vizsgálatot – de csak akkor, miután több tervezési módosításon is átesett, amelyeket a nagysebességű kamerák által feltárt hibamódok alapján hajtottak végre.

A „Működési szélesség” korlátozás, amely mindent megváltoztat

A hídoszlopokat általában korlátozott területen helyezik el – gyakran közvetlenül a forgalmi sávok mellett, minimális vállszélességgel. Ez azt jelenti, hogy az oszlopvédő akadály nem térhet el túlságosan, mielőtt vagy magába az oszlopba ütközik, vagy behatolna a szomszédos forgalmi sávba.

Itt válik kritikussá az EN 1317 szabványban meghatározott működési szélesség munkaszélesség fogalma. A munkaszélesség a korlátozó akadály előlapja és a fő szerkezeti elemek legnagyobb deformációja közötti maximális távolság egy nehéz járművel történő ütközés után . A szabvány nyolc munkaszélességi osztályt határoz meg: W1-től (a merevebb, legkisebb elhajlás) W8-ig (a legflexibisebb). .

A kikötői védőkorlátok esetében szinte mindig előnyösebb egy kisebb munkaszélességi osztály, mert egyszerűen nincs hely a nagy deformációkra. A kisebb munkaszélesség azonban általában magasabb ütközési erőt jelent az utasokra ható terhelésként. A mérnöki kompromisszum brutális: elég merevnek kell lennie, hogy elférjen a rendelkezésre álló térben, de elég rugalmasnak is, hogy a lassulás túlélhető maradjon. Ezért a kikötői korlátok gyakran energiabszorbáló anyagokat használnak – habbal töltött acélburkolatot, törhető oszlopokat vagy gyártóspecifikus ütközési párnákat –, amelyek fokozatosan összenyomódnak, így szabályozzák az erőprofilt.

Amiről a tesztjelentések nem mindig tájékoztatnak

Egy ütközési teszt jelentése megmondja, hogy egy akadályzó szerkezet megfelelt-e vagy sem a szabvány előírásainak. Amit azonban nem árul el, az az, hogyan viselkedik az akadályzó szerkezet kisebb, oldalirányú ütközés után – olyan ütközés után, amely évente tucatszor fordul elő a forgalmas autópályákon. Néhány akadályzó szerkezet, amely kiválóan teljesít a teljes méretű teszten, gyakorlatilag tönkremegy egy alacsony sebességű oldalütközés hatására, és teljes cserét igényel. Mások könnyedén elviselik a kisebb ütközéseket, és továbbra is működőképesek maradnak.

Felmerül a karbantartási hozzáférés kérdése is. Egy olyan pilonos akadályzó szerkezet, amelyet nehéz ellenőrizni vagy javítani, hosszú távon kockázatot jelent, függetlenül attól, hogy milyen jól teljesített az egyetlen, egyszeri ütközési teszten. A tapasztalt beszerzők a tanúsítványokon túl tekintenek, és a teljes életciklus költségét veszik figyelembe – nemcsak a kezdeti telepítést, hanem az ellenőrzéseket, a javításokat és a végleges cserét is.

Gyakorlatban a legjobb hídpillér-védő korlátok azok, amelyek egyensúlyt teremtenek a ütközési teljesítmény és a gyakorlati karbantarthatóság között. A gyártók – például az STL Sun –, akik mély tapasztalattal rendelkeznek mind a védőkorlátok, mind az állványozás gyártásában, jól tudják, hogy ugyanazok a vezérelt deformációra és energiamenedzsmentre vonatkozó elvek érvényesek akkor is, ha egy hídpillért védenek, vagy akkor is, ha egy nehéz építési teher alátámasztására szolgálnak. A tesztek lehetnek látványosak, de a valódi érték az ezernyi eseménytelen napon rejlik, amikor a korlát egyszerűen ott ül, és anélkül végez munkáját, hogy bárki észrevenné.