本發(fā)明屬于道路工程建設中安全防護設備領域，具體涉及一種高速公路匝道口被動防撞吸能裝置。

背景技術：

近年來，我國高速公路不斷改進加寬，各地的高速公路網(wǎng)絡發(fā)展更是迅速，很多司機享受到寬敞愜意的駕駛體驗的同時，個別司機從高速下來開往匝道，心急加馬虎，非但不減速，反而想節(jié)省時間更快離開高速，從而導致了在匝道處的事故頻發(fā)。據(jù)統(tǒng)計，每年在高速公路匝道處發(fā)生的交通事故占到了總事故的30％以上，因此，匝道處的防撞設施具有重大必要。

目前，我國專門針對高速公路匝道處設置的防撞裝置還十分匱乏。絕大部分匝道處僅僅依靠高速公路的護欄作為保護。只有很少的部分高速路會在匝道處設置額外的防撞裝置。目前，現(xiàn)有技術中，主要采用防撞方形或圓形水箱的形式，以及在護欄處安放沙桶的形式。當撞擊發(fā)生時，通過裝置主體產(chǎn)生的形變以及車輛和裝置之間的動量交換，降低車輛的速度來起到保護作用。也還存在在防護欄上加裝可以轉動的塑料圓柱，在撞擊發(fā)生時，通過形變吸收能量同時通過自身的轉動來撥動車輛的方向來保護車輛。

但在現(xiàn)有技術中，裝置主體較矮，裝置的重心往往比車輛重心低，無法有效發(fā)揮整個裝置對車輛的緩沖和吸收撞擊中能量作用。且裝置主體較輕且分散，當車輛與裝置發(fā)生撞擊時，水箱等裝置由于單個質量較小，直接被汽車撞飛，且沒有吸能效果。傳統(tǒng)的防撞水箱一般質量為350kg左右。而一輛小轎車的質量一般為1500kg，在以80km/h的速度行駛時，即使在和水箱發(fā)生撞擊之后，速度也會在50km/h左右，車輛的速度依然較大，對車輛的保護效果較差。裝置主體包含多個獨立單元，從而占據(jù)了較大的路面面積，對司機的駕駛帶來了不利的影響。且部分裝置需要依賴已有的防護欄等裝置來固定以及安裝等等。為安裝工作帶來諸多不便，且遭受撞擊后會波及額外結構。

因此，現(xiàn)有技術中主要存在以下缺陷和不足：(1)裝置主體高度太矮，無法有效地保護車頭以及前駕駛室的人員安全，(2)裝置主體重量較輕，輕易的被高速行駛的車輛撞飛，吸收能量以及減速效果較差，(3)裝置主體為較多的分散個體，安裝時占據(jù)較大的路面面積，對正常行車帶來不便，(4)轉軸類裝置則需要依賴于原有防護欄安裝，安裝過程不便且吸能效果一般，而且撞擊后還要波及額外的裝置。由于存在上述缺陷和不足，本領域亟需做出進一步的完善和改進，設計一種適合高速公路匝道口的車輛防撞裝置。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種多層式高速公路匝道口被動防撞吸能裝置，通過采用外層防撞圈與多層吸能結構構成的柱式填充體結構，在遇到?jīng)_擊時能夠有效地將外部沖擊力進行分散和吸收，同時由于多層吸能結構的設計，提高了裝置高度，在撞擊時能夠有效地減少對于車輛的沖擊力，提高對車輛的保護能力。而設置沙石填充層，則能夠增大裝置的質量，在遇到?jīng)_擊時有效地減緩車速。防撞吸能裝置底部的凹槽設計，則能夠方便的將整個裝置進行固定和拆除。且該防撞吸能裝置為單個裝置，占用路面面積小，可以自行依靠路面固定，十分適用于高速公路匝道口的防撞設計。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種多層式高速公路匝道口被動防撞吸能裝置，其特征在于，其為柱式填充體結構，包括由外層防撞圈構成的柱殼結構，和填充在外層防撞圈內(nèi)的多層吸能結構，

其中，所述外層防撞圈采用柔性材料制成，所述多層吸能結構包括間隔設置的若干層沙石填充層和柔性撞擊層，所述多層吸能結構的底層為沙石填充層，所述柔性撞擊層為多層格構式中空結構，所述格構式中空結構采用柔性材料制成，該防撞吸能裝置的底部還設置有若干個固定凹槽，與路面凸起配合將防撞吸能裝置固定在路面上。

具體地，通過采用外層防撞圈與多層吸能結構構成的柱式填充體結構，在遇到?jīng)_擊時能夠有效地將外部沖擊力進行分散和吸收，同時由于多層吸能結構的設計，將柔性撞擊層設置在中間層，提高了其高度，在撞擊時能夠有效地減少對于車輛的沖擊力，提高對車輛的保護能力。而設置沙石填充層，則能夠增大裝置的質量，在遇到?jīng)_擊時有效地減緩車速。防撞吸能裝置底部的凹槽設計，則能夠方便的將整個裝置進行固定和拆除，且在撞擊時也能起到固定裝置，減緩車速的作用。

進一步優(yōu)選地，所述柱式填充體結構為三棱柱、四棱柱、圓柱、橢圓柱或異形橫截面的柱體，且所述三棱柱、四棱柱和異形橫截面的柱體的邊角均為圓角。較多的比較試驗表明，將柱式填充體的結構設計為圓滑的主體，能夠及時將應力進行均勻分散，減少應力集中造成的結構損壞，具有良好的緩震吸能作用。

優(yōu)選地，所述多層吸能結構的層數(shù)為任意層，優(yōu)選為三層以上。根據(jù)需要，選擇合適數(shù)量的層數(shù)，能夠滿足不同情況下的使用需求，最大程度保護車輛。

優(yōu)選地，所述格構式中空結構為多邊形格構式中空結構，優(yōu)選為正四邊形格構式中空結構。較多的比較試驗表明，正四邊形格構式中空結構構成的柔性材料層，其結構整齊均勻，能有效地將外界沖擊力均勻分散，其緩沖效果更好。

優(yōu)選地，所述格構式中空結構采用多層纖維增強復合材料制造，所述基底材料為聚氨酯材料、玻璃泡沫、改性聚丙烯、pvc泡沫、pmi泡沫、泡沫鋁、聚苯泡沫和聚酰亞胺泡沫中的一種或者幾種。

優(yōu)選地，所述格構式中空結構內(nèi)部填充吸能材料，該吸能材料為玻璃泡沫、改性聚丙烯、pvc泡沫、pmi泡沫、泡沫鋁、聚苯泡沫和聚酰亞胺泡沫中的一種或者幾種。

上述材料均為泡沫狀結構，將其制備多層格構式中空結構和吸能材料，其緩沖吸能效果好，質量輕，且能夠有效提高緩震吸能效果，減少對車輛和橋墩的沖擊。

優(yōu)選地，所述固定凹槽為正方形。

優(yōu)選地，對于任意形狀和大小的柱式填充體結構，所述防撞吸能裝置底部的固定凹槽的規(guī)格均相同。通過將固定凹槽標準化并使底部的凸起與其匹配，底部的凸起能夠適應不同形狀的防撞吸能裝置，在損壞后方便更換。

總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和有益效果：

(1)本發(fā)明通過采用外層防撞圈與多層吸能結構構成的柱式填充體結構，在遇到?jīng)_擊時能夠有效地將外部沖擊力進行分散和吸收，同時由于多層吸能結構的設計，將柔性撞擊層設置在中間層，提高了其高度，在撞擊時能夠有效地減少對于車輛的沖擊力，提高對車輛的保護能力。而設置沙石填充層，則能夠增大裝置的質量，在遇到?jīng)_擊時有效地減緩車速。防撞吸能裝置底部的凹槽設計，能夠方便的將整個裝置進行固定和拆除。

(2)將柱式填充體的結構設計為圓滑的主體，能夠及時將應力進行均勻分散，減少應力集中造成的結構損壞，具有良好的緩震吸能作用。而根據(jù)需要設置多層吸能結構的層數(shù)，則能夠滿足不同的使用需要。采用柔性材料制備將外層防撞圈、多層格構式中空結構和吸能材料，其緩沖吸能效果好，質量輕，且能夠有效提高緩震吸能效果，減少對車輛和橋墩的沖擊。通過將固定凹槽標準化并使底部的凸起與其匹配，底部的凸起能夠適應不同形狀的防撞吸能裝置，在損壞后方便更換。

(3)本發(fā)明的裝置提高了整體的高度，能夠找到更有效的撞擊點，且對防撞部位進行了特殊的設計優(yōu)化，可以更有效的吸收撞擊中的能量。提供單個大規(guī)格的裝置，并且可以通過內(nèi)部填充物來加大質量，在與車輛的動量交換過程中更有效延緩車速。主體為單個裝置，占用路面面積小，對司機駕駛不造成影響。且可以自行依靠路面固定，不依賴于現(xiàn)有裝置，即使遭受撞擊后也不會波及額外結構。且該裝置結構簡單，制造成本低廉，安裝和更換均十分方便，適應各類規(guī)格的高速公路匝道口，十分適合大規(guī)模推廣使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的防撞吸能裝置的主體俯視圖；

圖2是圖1中防撞吸能裝置的a-a截面圖；

圖3(a)和(b)是本發(fā)明的防撞吸能裝置的其他形狀示意圖。

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：

1-外層防撞圈，2-柔性防撞層，3-多層格構式中空結構，4-沙石填充層，5-固定凹槽。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

圖1是本發(fā)明多層式高速公路匝道口被動防撞吸能裝置的主體俯視圖，如圖1所示，其為柱式填充體結構，包括由外層防撞圈1構成的柱殼結構，和填充在外層防撞圈內(nèi)的多層吸能結構，

其中，所述外層防撞圈采用柔性材料制成，所述多層吸能結構包括間隔設置的若干層沙石填充層4和柔性撞擊層2，所述多層吸能結構的底層為沙石填充層4，所述柔性撞擊層為多層格構式中空結構3，所述格構式中空結構3采用柔性材料制成，該防撞吸能裝置的底部還設置有若干個固定凹槽5，與路面凸起配合將防撞吸能裝置固定在路面上。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述柱式填充體結構為三棱柱、四棱柱、圓柱、橢圓柱或異形橫截面的柱體，且所述三棱柱、四棱柱和異形橫截面的柱體的邊角均為圓角。

在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，所述多層吸能結構的層數(shù)為任意層，優(yōu)選為三層以上。

在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，所述格構式中空結構3為多邊形格構式中空結構，優(yōu)選為正四邊形格構式中空結構。

在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，所述外層防撞圈1采用多層纖維增強復合材料制造，所述基底材料為聚氨酯材料、玻璃泡沫、改性聚丙烯、pvc泡沫、pmi泡沫、泡沫鋁、聚苯泡沫和聚酰亞胺泡沫中的一種或者幾種。所述格構式中空結構3采用多層纖維增強復合材料制造，所述基底材料為聚氨酯材料、玻璃泡沫、改性聚丙烯、pvc泡沫、pmi泡沫、泡沫鋁、聚苯泡沫和聚酰亞胺泡沫中的一種或者幾種。所述格構式中空結構3內(nèi)部填充吸能材料，該吸能材料為玻璃泡沫、改性聚丙烯、pvc泡沫、pmi泡沫、泡沫鋁、聚苯泡沫和聚酰亞胺泡沫中的一種或者幾種。

在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，所述固定凹槽5可以為正方形。對于任意形狀和大小的柱式填充體結構，所述防撞吸能裝置底部的固定凹槽5的排列、數(shù)量、大小和形狀等規(guī)格均相同。

為更好地解釋本發(fā)明。以下給出一個具體實施例：

參照附圖1，主體為三棱柱結構，在邊角處設置有圓角。參照附圖2，主體具有三層填充層，其中2為柔性撞擊層，柔性撞擊層2的內(nèi)部采用多層纖維復合材料制備的多層格構式中空結構3，且在每個格構的內(nèi)部為中空結構，4為沙石填充層，上下各設有一層沙石填充層4，主體側面包裹有聚氨酯防撞圈1，整個裝置通過正方體凹槽5與路面凸起配合而固定于路面之上。

一種多層式高速公路出口匝道汽車防撞裝置提高了防撞裝置的重心高度，可以使車輛與防撞裝置的撞擊點位于相對較軟的聚氨酯填充層。而該層主體為多層纖維復合材料格構式結構，采用中空結構的設計。保證了結構具有良好的強度，同時允許局部結構承受軸向壓縮，整體承受彎矩作用，在撞擊時可以產(chǎn)生較大的形變，吸收大量的能量來降低車輛的速度，帶來優(yōu)異的緩沖效果，對車輛和人員形成有效保護。本發(fā)明的上下兩層填充有密度很大的沙石，加大了整個裝置的質量，裝置的質量達到1000kg，可以有效的大幅度降低車輛速度，撞擊時，與車輛的動量交換過程中更有效的降低車速。底部設置有多個正方體凹槽，安裝時只需在路面設置對應的混凝土凸起即可，安裝方便簡潔，即使遭受撞擊也不會破壞周圍的護欄等結構，且該固定設施并非將裝置完全固定在地面，發(fā)生撞擊時裝置的移動和與地面的摩擦都能抵消部分沖量。本裝置占地面積小，有效的避免了對駕駛員造成的駕駛干擾。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。