Vad är funktionen hos en krockbarriär framför brostöd och hur testas den?

Varför brostöd är bland de farligaste fasta objekten på vägen

Broppilar sitter rakt i vägen för fordon som kör av spåret på vissa av de snabbaste vägarna i infrastrukturnätverket. Till skillnad från en skyddsräcke som löper parallellt med trafiken utgör en broppil en fara för frontalkrock – den typen av krock som överför nästan all kinetisk energi från ett fordon till konstruktionen på en bråkdel av en sekund. Dödlighetsstatistikerna bekräftar detta. Landets data visar att cirka 28 % av vägdödsolyckorna involverar kollisioner där fordon kör av vägen, och fasta föremål som broppilar, träd och elstolpar är de vanligaste objekten som träffas. .

Funktionen hos en krockbarriär placerad framför en brostöd är enkel i konceptet men extremt krävande i utförandet: att omleda fordonet bort från stödet samtidigt som tillräckligt med energi dissiperas för att hålla passagerarnas retardation inom överlevnadsgränser. Det innebär att barriären måste fungera pålitligt vid ett brett spektrum av kollisionvinklar, fordonsvikter och hastigheter – allt medan den samtidigt måste passa in i den begränsade ytan som vanligtvis finns framför ett stöd.

Inneslutning, omledning och energidissipation: De tre uppgifterna

En barriär för skydd av brostöd har tre skilda funktioner som måste fungera i sekvens. Först, innehållning – barriären måste fysiskt hindra fordonet från att nå stödet. Det låter uppenbart, men det är faktiskt den svåraste kravspecifikationen eftersom barriären inte kan vara oändligt styv. Om den är för styv stannar fordonet för plötsligt och passagerarna utsätts för dödlig retardation. Om den är för flexibel slår fordonet sig igenom.

Till sist, omledning när barriären har fångat fordonet måste den styra tillbaka det på en bana som är ungefär parallell med vägen. Utgångsvinkeln är av största betydelse. Kraven för krocktester kräver vanligtvis att fordonets utgångsvinkel från barriären inte får överstiga 12 grader. Överskrids detta värde kan fordonet korsa in i mötande trafik eller träffa ett annat hinder.

Tredje, energidissipation barriären absorberar kinetisk energi genom kontrollerad deformation – böjning, rivning och friktion – så att fordonet saktar in över en längre sträcka och tid. Den högsta deceleration som passagerarna utsätts för är den avgörande mätningen här, inte den totala absorberade energin.

Krocktester i full skala: Det enda sättet att veta

Datorbaserade simuleringar och tester med skalmodeller kan ta dig en del av vägen, men den enda godkända metoden för certifiering av en brostödbarriär är krocktester i full skala. De två dominerande standarderna globalt är Manual for Assessing Safety Hardware (MASH) i Nordamerika och EN 1317 i Europa.

MASH anger testvillkor som har utvecklats under decennier av verkliga krockdata. Ett typiskt test för en brostödsskärm kan omfatta en lastbil på 2 000 kg som kolliderar med 100 km/h i en vinkel på 25 grader. Testinstallationen måste inkludera en simulerad broplattformsgrund, eftersom skärmens prestanda förändras avsevärt beroende på om den är förankrad i jord eller i en styv betongkonstruktion .

EN 1317 använder en liknande metod men med andra testfordon och andra klassificeringar av inneslutningsnivå. Ett nytt skärmsystem måste genomgå minst två krocktester: en med ett lätt fordon (vanligtvis 900 kg) för att bedöma krockens allvarlighetsgrad för passagerare och en med ett tungt fordon för att fastställa den maximala energi som systemet kan absorbera .

Vad händer under en kraschtest av ett brostödsskydd

Ett kraschtest i full skala av ett brostödsskydd är en kontrollerad rivning. Högfartskameror, accelerometerer monterade på fordonet och tömningsgivare inbäddade i skyddet registrerar data med flera tusen bilder per sekund. Fordonet ledes till kollisionspunkten med ett dragkabel eller ett guidningssystem, släpps precis innan kollisionen och – allt sker sedan på cirka 150 millisekunder.

Utvärderingskriterierna är obarmhärtiga. Barriären måste hålla kvar och omleda fordonet på ett kontrollerat sätt . Ingen del av barriärsystemet får tränga in i fordonets passagerarutrymme . Fordonets tyngdpunkt får inte korsa deformerade barriärsystemets mitträd . Fordonet får inte välta . Vid tester med tunga fordon får högst 5 % av ballastmassan lossna innan fordonet stannar helt .

En testserie som dokumenterats i litteratur om säkerhet vid vägkanter innefattade en MASH Sequential Kinking Terminal med en 12-gauge AASHTO M180-standard W-beam-guardrail . Totala systemlängden – inklusive infartsramp, kantsten, terminal och barriär – sträckte sig över 300 fot . Barriären klarade testet – men endast efter flera iterationer av konstruktionsanpassningar baserade på vad höghastighetskamerorna avslöjade om felmoderna.

Begränsningen "Working Width" som förändrar allt

Brostöd är vanligtvis belägna på begränsade ytor – ofta precis bredvid trafikfält med minimal bredd på vägrenen. Det innebär att stödskyddet inte kan avvika särskilt långt innan det antingen träffar brostödet självt eller tränger in i närliggande trafikfält.

Det är här EN 1317:s begrepp om arbetsbredd arbetsbredd blir avgörande. Arbetsbredd är det maximala avståndet från barriärens framsida före kollision till den största deformationen av dess huvudkomponenter efter kollision med ett tungt fordon . Standarden definierar åtta arbetsbreddklasser, från W1 (stiftast, minst avvikning) till W8 (mest flexibel) .

För en kajskyddsräcke föredras nästan alltid en lägre arbetsbreddsklass eftersom det helt enkelt inte finns utrymme för stora deformationer. En lägre arbetsbredd innebär dock vanligtvis högre påverkande krafter som överförs till passagerarna. Ingenjörernas avvägning är hård: tillräckligt styv för att hålla sig inom det tillgängliga utrymmet, men tillräckligt mjuk för att bromsaccelerationen ska vara överlevbar. Därför används kajskyddsräckor ofta energiabsorberande material – stålskal fyllda med skum, spröda stolpar eller patentregistrerade krockkuddar – som deformeras successivt för att styra kraftprofilen.

Vad testrapporterna inte alltid avslöjar

En krocktestrapport visar om en barriär godkändes eller inte enligt standardens kriterier. Vad den inte visar är hur barriären presterar efter en lätt snedstöt – den typ av händelse som inträffar dussintals gånger per år på trafikrika motorvägar. Vissa barriärer som klarar fullskaliga tester med högsta betyg förstörs nästan helt vid låghastighets-sidokrockar och kräver fullständig utbyte. Andra står emot mindre stötar utan problem och förblir funktionella.

Det finns också frågan om underhållsåtkomst. En pierbarriär som är svår att inspektera eller reparera blir en långsiktig risk, oavsett hur bra den presterade i sitt enda krocktest. Erfarna beställare tittar bortom testcertifikaten och bedömer hela livscykeln – inte bara den ursprungliga installationen, utan även inspektioner, reparationer och eventuell ersättning.

I praktiken är de bästa skyddsräckena för brostöd de som balanserar kraschprestanda med praktisk underhållbarhet. Tillverkare med lång erfarenhet av både vägräcken och byggräck – till exempel STL Sun – förstår att samma principer för kontrollerad deformation och energihantering gäller oavsett om man skyddar ett brostöd eller stödjer en tung byggnadsbelastning. Tester kan vara spektakulära, men det verkliga värdet ligger i de tusentals oeventfulla dagarna då räcket helt enkelt står där och utför sitt arbete utan att någon märker det.