Дорожное фронтальное ограждение
ROAD FRONTAL FENCE

Изобретение относится к области дорожного строительства, в частности к дорожным фронтальным ограждениям, обеспечивающим остановку, либо перенаправление (корректировку) траектории движения автомобиля при движении с максимально допустимой скоростью для данной категории дороги, обеспечивая безопасность для участников дорожного движения, а также сохранность элементов обустройства автомобильной дороги, перед которыми установлены дорожные фронтальные ограждения.
Известен вариант устройства дорожного предохранительного, состоящего из одного или более полых корпусов, характеризующееся тем, что корпус имеет форму трубы круглого поперечного сечения, изготовлен из металлической полосы с горизонтальным или вертикальным, или спиральным ее расположением, края которой соединены фальцевым или сварным соединением, при этом корпусы объединены в секции, причем каждый из корпусов соединен со смежными корпусами, а секция по внешнему контуру охвачена, по меньшей мере, одной, горизонтально расположенной металлической лентой, концы которой закреплены на дорожном ограждении (Патент RU132456U1, п. 9 формулы). Такое устройство может быть использовано как ограждение опор мостов, путепроводов, трубопроводов, зданий и сооружений и др. объектов, находящихся вблизи автомагистралей, для ограждения участков дороги, где производятся ремонтные работы, для безопасности дорожного движения на развилках дорог, в комплекте с дорожными секциями - для удержания и остановки автотранспорта при фронтальном или боковом ударе перед ограждаемым препятствием, а также для визуального ориентирования, разделения транспортных потоков. Однако подобная универсальность не позволяет достичь максимальных характеристик в каждом из указанных вариантов реализации (назначения). Например, при использовании в качестве фронтального ограждения на развилках дорог траектория удерживаемого автомобиля в процессе срабатывания мало предсказуема и зависит от других элементов дорожного ограждения.
Одной из наиболее распространённых конструкций фронтального дорожного ограждения (демпфирующего устройства) является конструкция, включающая силовые рамы, боковые защитные панели, гасящие удар энергопоглощающие модули, переднюю защитную панель, тросовый механизм (см., например: RU163107U1, RU166046U1, RU169180U1, RU172528U1). То или иное взаимодействие перечисленных конструктивно взаимосвязанных элементов в момент наезда на демпфирующее устройство позволяет эффективно гасить энергию движущегося транспортного средства.
В качестве прототипа выбран демпфер дорожный стационарный (Патент РФ № RU172528U1), содержащий установленные друг за другом силовые рамы, боковые защитные панели, выполненные из профилированного металла, вогнутые участки которого имеют сквозные прорези, и прикрепленные к силовым рамам с двух сторон с возможностью свободного перемещения относительно них, гасящие удар энергопоглощающие модули, размещенные между силовыми рамами и боковыми защитными панелями, и переднюю защитную панель, при этом силовые рамы установлены друг за другом попарно, причем нижние части силовых рам в каждой паре через проушины подвижно соединены с тросовыми механизмами, передняя защитная панель прикреплена к передней паре силовых рам, а задняя пара силовых рам взаимосвязана с якорными устройствами тросовых механизмов, жестко зафиксированными в дорожном покрытии. Каждая силовая рама или пара в целом может быть выполнена из силовых элементов, изготовленных из стального профиля, скрепленных посредством сварки с, по меньшей мере, одним элементом присоединения лебедки для ремонтных работ. Боковые защитные панели могут быть прикреплены к силовым рамам посредством резьбового соединения с распорными шайбами и соединены между собой торцевыми частями внахлест для обеспечения подвижности соединения. Каждый тросовый механизм может содержать от 2 до 6 тросов, прикрепленных с одной стороны к анкерному блоку посредством концевых анкерных муфт, а с другой стороны - к якорному устройству посредством концевых якорных муфт. Якорное устройство и анкерный блок каждого тросового механизма жестко фиксируются в дорожное покрытие посредством фундаментных болтов и химических анкеров. Каждый энергопоглощающий модуль состоит из продольных и поперечных металлических листов, образующих ячейки, при этом одна часть ячеек пуста, а другая часть ячеек заполнена поглощающим удар пористым материалом, при этом каждый энергопоглощающий модуль может быть выполнен составным, состоящим из двух одинаковых частей. Такая конструкция эффективна, но технологически сложна, а при восстановлении после срабатывания замене подлежит не менее чем одна часть (половина) энергопоглощающего модуля.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, являлось создание демпфера дорожного стационарного, обладающего высокой останавливающей способностью и возможностью оперативного и технологически простого монтажа (включая уменьшение веса) и восстановления его работоспособности.
Указанная задача решается дорожным фронтальным ограждением, содержащим гасящие удар энергопоглощающие элементы, размещенные между боковыми защитными панелями, переднюю защитную панель и тросовые механизмы, в котором, согласно предложению, энергопоглощающие модули выполнены в виде профильных гранёных труб, связанных между собой примыкающими гранями, а тросы тросовых механизмов связаны с частью энергопоглощающих элементов посредством П-образных деталей – суппортов, крепящихся на двух смежных энергопоглощающих элементах и имеющих прорези для размещения троса.
Количество граней каждого энергопоглощающего элемента может составлять от 6 до 20.
Связь энергопоглощающих элементов между собой через примыкающие грани целесообразно осуществлять болтовыми соединениями (допускаются и другие виды разъёмных и неразъёмных соединений).
Предпочтительный вариант реализации каждой боковой защитной панели –  в виде листов с загибом со стороны движения транспортного средства. Это  позволяет закрепить её на двух смежных энергопоглощающих элементах таким образом, что на первом по направлению движения транспортного средства энергопоглощающем элементе панель будет крепиться загнутой частью на грани, расположенной под углом к основной части боковой панели.
Целесообразно также выполнять энергопоглощающие элементы с разными толщинами стенок и размещать их таким образом, что энергопоглощающие элементы с самыми тонкими стенками будут находиться вблизи передней защитной панели, а энергопоглощающие элементы с самыми толстыми стенками – на противоположном конце демпфера.
Изобретение поясняется чертежами:
На фиг. 1 показан вид сверху на дорожное фронтальное ограждение (пример с энергопоглощающим элементом в виде восьмигранной трубы).
На фиг. 2 показан вид сбоку на дорожное фронтальное ограждение.
На фиг. 3 показан выносной элемент А с фиг. 1.
На фиг. 4 показан общий вид суппорта.
На фиг. 5 схематично показано возможное размещение (в плане) энергопоглощающих элементов: а – параллельное, б – непараллельное.
Дорожное фронтальное ограждение содержит энергопоглощающие элементы 1, размещенные между боковыми защитными панелями 2, переднюю защитную панель 3 и тросовые механизмы, включающие упор 4, анкерную плиту 5 и собственно тросы 6 (в примере – три троса (каната)). В зависимости от характера ограждаемого участка автомобильной дороги возможно как параллельное размещение энергопоглощающих элементов 1 (фиг. 5(а)), так и непараллельное (фиг. 5(б)).   Энергопоглощающие модули выполнены в виде профильных восьмигранных труб, связанных между собой через примыкающие грани болтовыми соединениями 7. Тросы 6 связаны с частью энергопоглощающих элементов 1 посредством суппортов 8, крепящихся на двух смежных энергопоглощающих элементах (также посредством болтовых соединений через отверстия 9) и имеющих прорези 10 для размещения троса 6.
Каждая боковая защитная панель 2 закреплена на двух смежных энергопоглощающих элементах 1, при этом на первом по направлению движения транспортного средства энергопоглощающем элементе 1 панель закреплена загнутой частью на грани, расположенной под углом к основной части боковой панели болтовым соединением 11, а на другом энергопоглощающем элементе 1 – болтовым соединением 12 (целесообразно применять болты с полукруглой головкой – во избежание зацепления автомобиля при касательном движении).
Энергопоглощающие элементы 1 выполнены с разными толщинами стенок, при этом энергопоглощающие элементы с самыми тонкими стенками размещены вблизи передней защитной панели, а энергопоглощающие элементы 1 с самыми толстыми стенками размещены на противоположном конце демпфера (обозначены на фиг. 1 знаком ). В середине демпфера расположены энергопоглощающие элементы 1 с промежуточными толщинами стенок (обозначены на фиг. 1 знаками  и ).
Устройство работает следующим образом.
В момент фронтального наезда транспортного средства на дорожное фронтальное ограждение кинетическая энергия движущегося объекта передаётся через панель 3 энергопоглощающим элементам 1, при смятии которых плавно гасится. При боковом наезде транспортного средства происходит похожий процесс гашения кинетической энергии через боковые защитные панели 2.  При этом за счёт болтовых соединений 7 все энергопоглощающие элементы 1 образуют единую демпфирующую систему, а связь этой системы через суппорты 8 с тросовой системой (упор 4, анкерная плита 5, тросы 6) исключает отрыв устройства от дорожного покрытия и способствует равномерному направленному смятию энергопоглощающих элементов 1.
Гранёная форма энергопоглощающих элементов 1 подразумевает ярко выраженные концентраторы напряжений в рёбрах, то есть при срабатывании демпфера каждый энергопоглощающий элемент 1 начинает сминаться по граням контролируемо (по направлению и усилию, которое регулируется как толщиной стенок, так и количеством граней элементов 1). Разные толщины стенок энергопоглощающих элементов 1 позволяют не разбирать всю конструкцию, а заменить только поврежденные участки. Проведённые испытания показали, что сначала сминаются передние (с самой тонкой стенкой) элементы 1, а потом все остальные по порядку. Таким образом, в зависимости от скорости и массы транспортного средства, сминается только определённая часть элементов, которая только и заменяется.
Применение боковых защитных панелей 2 с загибом и соответствующее их соединение со смежными энергопоглощающими элементами 1 (соответственно болтовые соединения 11 и 12) исключает их задирание при любом возможном виде столкновения с демпфером.