Дорожные ограждения (известные в Северной Америке как защитные ограждения или ограждения [1] , в Великобритании как аварийные барьеры [2] , а в автогонках как барьеры Armco [3] ) удерживают транспортные средства на проезжей части и не дают им сталкиваться с опасными препятствиями , такими как валуны, опоры знаков, деревья, опоры мостов, здания, стены и большие ливневые стоки , или пересекать крутые (невосстанавливаемые) склоны или попадать в глубокую воду. Они также устанавливаются на разделительных полосах разделенных автомагистралей, чтобы не допустить выхода транспортных средств, потерявших управление, на встречную полосу движения и помочь сократить лобовые столкновения . Некоторые из этих ограждений, предназначенные для удара с любой стороны, называются разделительными барьерами. Дорожные ограждения также могут использоваться для защиты уязвимых зон, таких как школьные дворы, пешеходные зоны и топливные баки, от потерявших управление транспортных средств. В пешеходных зонах, таких как школьные дворы, они также не позволяют детям или другим пешеходам выбегать на дорогу.
Хотя ограждения обычно предназначены для минимизации травм пассажиров транспортных средств, травмы случаются при столкновениях с дорожными ограждениями. Их следует устанавливать только там, где столкновение с ограждением, вероятно, будет менее серьезным, чем столкновение с опасностью за ним. По возможности предпочтительнее удалить, переместить или модифицировать опасность, а не ограждать ее ограждением. [4]
Чтобы убедиться в их безопасности и эффективности, дорожные ограждения проходят обширные имитационные и полномасштабные краш-тесты, прежде чем они будут одобрены для общего использования. Хотя краш-тесты не могут воспроизвести каждый потенциальный способ удара, программы испытаний предназначены для определения пределов производительности дорожных ограждений и обеспечения адекватного уровня защиты участников дорожного движения. [5]
Придорожные опасности должны оцениваться на предмет опасности, которую они представляют для водителей, на основе размера, формы, жесткости и расстояния от края проезжей части. Например, небольшие придорожные знаки и некоторые большие знаки (наземные отрывные столбы) часто не заслуживают защиты на дороге, поскольку само ограждение может представлять большую угрозу для общего здоровья и благополучия населения, чем препятствие, которое оно призвано защищать. Во многих регионах мира концепция чистой зоны принимается во внимание при оценке расстояния препятствия или опасности от края проезжей части.
Чистая зона , также известная как чистая зона восстановления или горизонтальный просвет [6] , определяется (посредством исследования) как боковое расстояние, на котором автомобилист на восстанавливаемом склоне может выехать за пределы проезжей части и безопасно вернуть свое транспортное средство на проезжую часть. Это расстояние обычно определяется как 85-й процентиль в исследовании, сопоставимом с методом определения ограничений скорости на проезжей части посредством исследований скорости, и варьируется в зависимости от классификации проезжей части. Чтобы обеспечить достаточную безопасность в условиях обочины, опасные элементы, такие как фиксированные препятствия или крутые склоны, могут быть размещены за пределами чистой зоны, чтобы уменьшить или исключить необходимость в защите обочины.
Распространенные места установки дорожного ограждения:
Когда необходимо ограждение, производятся тщательные расчеты для определения необходимой длины. [7] Расчеты учитывают скорость и объем трафика, использующего дорогу, расстояние от края проезжей части до опасности, а также расстояние или смещение от края проезжей части до ограждения.
В соответствии с правилами США для атомных электростанций , Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) рассматривает барьеры для транспортных средств в соответствии с 10 CFR Часть 73 , в частности в 10 CFR 73.55(e)(10) Барьеры для транспортных средств. [8] Этот раздел требует от лицензиатов «использовать физические барьеры и стратегии безопасности [посредством стратегического планирования ] для защиты от взрывных устройств, перевозимых наземными транспортными средствами ». Здесь основное внимание уделяется защите защищенной зоны и жизненно важных зон ядерных объектов от несанкционированного доступа транспортных средств, подчеркивая необходимость эффективных систем барьеров против потенциальных угроз со стороны транспортных средств.
В постановлении подчеркивается важность проектирования и внедрения барьеров, которые достаточно прочны, чтобы выдерживать различные сценарии угроз, включая различные типы транспортных средств и потенциальные взрывные устройства . Интеграция этих барьеров с другими мерами безопасности, такими как системы наблюдения , контроля доступа и обнаружения вторжений , является критически важным компонентом комплексного планирования безопасности на ядерных объектах . Подробные руководящие принципы NRC по барьерам для транспортных средств демонстрируют ее приверженность поддержанию высоких стандартов безопасности на ядерных объектах США . Соблюдение этих правил имеет решающее значение для снижения рисков, связанных с угрозами, связанными с транспортными средствами. [9]
Дорожные ограждения классифицируются двумя способами: по выполняемой ими функции и по тому, насколько сильно они прогибаются при столкновении с ними транспортного средства.
Придорожные ограждения используются для защиты движения от придорожных препятствий или опасностей, таких как склоны, достаточно крутые дляопрокидывания, неподвижные объекты, такие какопоры моста, и водоемы. Придорожные ограждения также могут использоваться с разделительными полосами, чтобы предотвратить столкновение транспортных средств с опасностями в пределах разделительной полосы.
Разделительные барьеры используются для предотвращения пересечения разделительной полосы транспортными средствами и столкновения с приближающимся транспортным средством влобовом столкновении. В отличие от придорожных барьеров, они должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать удары с любой стороны.
Мостовые ограждения предназначены для удержания транспортных средств от падения с моста на дорогу, реку или железную дорогу внизу. Обычно они выше придорожных ограждений, чтобы не допустить перепрыгивания или перекатывания через ограждение грузовиками, автобусами, пешеходами и велосипедистами и падения через край конструкции. Мостовые перила обычно представляют собой многорельсовые трубчатые стальные ограждения или железобетонные парапеты и ограждения.
Ограждения рабочих зон используются для защиты движения от опасностей в рабочих зонах. Их отличительной особенностью является то, что их можно перемещать по мере изменения условий дорожных работ. Используются два распространенных типа: временное бетонное ограждение и водонаполненное ограждение. Последнее состоит из армированных сталью пластиковых коробок, которые устанавливаются на место в нужном месте, соединяются вместе, образуя продольное ограждение, затем балластируются водой. Их преимущество в том, что их можно собирать без тяжелого подъемного оборудования, но их нельзя использовать в морозную погоду.
Дорожные блокираторы используются для повышения безопасности, предотвращая проникновение несанкционированных или враждебных транспортных средств в чувствительные или защищенные места, такие как правительственные здания, военные объекты, аэропорты, посольства и объекты с высоким уровнем безопасности. Они действуют как грозное сдерживающее средство против потенциальных угроз, включая атаки с использованием транспортных средств и несанкционированный доступ. Дорожные блокираторы[10]оснащены механизмами, которые позволяют быстро развертываться и убираться при необходимости, предоставляя гибкое и эффективное средство контроля дорожного движения и управления безопасностью.
Платформенные барьеры ,платформенные экранированные двери(PSD) без дверей используются, когда PSD нецелесообразны из-за стоимости, технологической совместимости или других факторов.[11]
Барьеры делятся на три группы в зависимости от величины прогиба при ударе транспортного средства и механизма, который барьер использует для сопротивления ударным силам. В Соединенных Штатах дорожные барьеры испытываются и классифицируются в соответствии со стандартами AASHTO Manual for Assessing Safety Hardware (MASH), которые недавно заменили отчет 350 Федерального управления автомобильных дорог NCHRP. [12] Перечисленные ниже прогибы барьеров являются результатами краш-тестов с пикапом массой 2000 кг (4400 фунтов), движущимся со скоростью 100 км/ч (62 мили в час), сталкивающимся с рельсом под углом 25 градусов. [13]
Гибкие ограждения включают в себякабельные ограждениянаправляющих рельсовсо слабыми столбами. Они называются гибкими ограждениями, поскольку они отклоняются на 1,6–2,6 м (5,2–8,5 футов) при ударе типичного легкового автомобиля или легкого грузовика. Энергия удара рассеивается за счет натяжения в элементах рельса, деформации элементов рельса, столбов, почвы и кузова транспортного средства, а также трения между рельсом и транспортным средством.
Полужесткие ограждения включают направляющий рельс с коробчатой балкой, гофрированный направляющий рельс с тяжелыми столбами и направляющий рельс с тремя балками. Трехбалочный рельс похож на гофрированный рельс, но у него три выступа вместо двух. Они отклоняются на 3–6 футов (0,91–1,83 м): больше, чем жесткие ограждения, но меньше, чем гибкие ограждения. Энергия удара рассеивается за счет деформации элементов рельса, столбов, почвы и кузова транспортного средства, а также трения между рельсом и транспортным средством. Системы с коробчатыми балками также распределяют силу удара по нескольким столбам из-за жесткости стальной трубы.
Жесткие ограждения обычно изготавливаются из железобетона. Постоянное бетонное ограждение будет отклоняться лишь незначительно при ударе транспортного средства. Вместо этого форма бетонного ограждения разработана для перенаправления транспортного средства на путь, параллельный ограждению. Это означает, что их можно использовать для защиты движения от опасностей, находящихся очень близко за ограждением, и, как правило, они требуют очень небольшого обслуживания. Энергия удара рассеивается за счет перенаправления и деформации самого транспортного средства.Ограждения из джерсииограждения в форме Fтакже поднимают транспортное средство, когда шины поднимаются по наклонной нижней секции. При ударах на низкой скорости или под малым углом об эти ограждения этого может быть достаточно, чтобы перенаправить транспортное средство, не повредив кузов. Недостатком является более высокая вероятность опрокидывания небольшого автомобиля, чем у односкатных или ступенчатых ограждений.[14]Силы удара противостоят сочетанию жесткости и массы ограждения. Отклонение обычно незначительно.
Ранняя конструкция бетонного барьера была разработана Департаментом автомагистралей штата Нью-Джерси . Это привело к тому, что термин барьер Джерси стал использоваться как общий термин, хотя технически он относится к определенной форме бетонного барьера. Другие типы включают барьеры с постоянным уклоном , бетонные ступенчатые барьеры и барьеры F-образной формы .
Бетонные ограждения обычно имеют гладкую отделку. При некоторых углах удара грубая отделка позволяет ведущему колесу переднеприводного транспортного средства забираться на ограждение, что может привести к переворачиванию транспортного средства. Однако вдоль парковок и других мест, где эстетика считается важной, иногда используются железобетонные стены с каменной облицовкой или отделкой под искусственный камень. Такие ограждения обычно имеют вертикальные грани, чтобы не допустить заезд транспортных средств на ограждение.
В течение нескольких десятилетий после изобретения автотранспортных средств проектировщики первых дорожных ограждений уделяли мало внимания их концам, так что ограждения либо резко заканчивались тупыми концами, либо иногда имели некоторое расширение краев в сторону от стороны ограждения, обращенной к движению. Транспортные средства, которые ударялись о тупые концы под неправильным углом, могли остановиться слишком резко или подвергнуться проникновению стальных рельсовых секций в пассажирский салон, что приводило к серьезным травмам или смертельным случаям. [15] Инженеры по дорожному движению узнали из такого ужасного реального опыта, что концы ограждений так же важны, как и сами ограждения; Американская ассоциация государственных должностных лиц автомагистралей и транспорта посвящает целую главу теме «обработки концов» ограждений в своем Руководстве по проектированию дорожных знаков . [15]
В ответ на это в 1960-х годах был разработан новый стиль ограждений, в котором установщикам было поручено повернуть ограждение на 90 градусов и опустить его конец так, чтобы он лежал ровно на уровне земли (так называемые «загнутые вниз» терминалы или «пандусы»). Хотя это нововведение не позволяло рельсу проникать в транспортное средство, оно также могло подбросить транспортное средство в воздух или заставить его перевернуться, поскольку поднимающееся и скручивающееся ограждение образовывало пандус. Эти аварии часто приводили к тому, что транспортные средства подпрыгивали, катились или подпрыгивали и катились на высокой скорости в те самые объекты, от которых ограждения или барьеры должны были защищать их в первую очередь. Такие дикие аварии заставили Соединенные Штаты запретить пандусы в 1990 году на скоростных, интенсивно используемых автомагистралях и распространить запрет в 1998 году на всю Национальную систему автомагистралей . [17] [18] [19]
Для решения проблемы столкновений с прыжками и опрокидыванием был разработан новый тип терминалов. Первое поколение этих терминалов в 1970-х годах представляло собой отрывные кабельные терминалы, в которых рельс изгибается назад и соединяется с кабелем, который проходит между первым и вторым столбами (которые часто являются отрывными столбами). [17] Эти барьерные терминалы иногда могли пронзать небольшие автомобили, которые врезались в них под совершенно неправильным углом, и были сняты с производства в 1993 году. [17] Второе поколение этих терминалов, называемое энергопоглощающими терминалами, было разработано в 1990-х и 2000-х годах. Цель состояла в том, чтобы разработать систему рассеивания кинетической энергии, достаточно мягкую для того, чтобы небольшие транспортные средства замедлялись, не заставляя ограждение пронзать их, но достаточно прочную, чтобы останавливать более крупные транспортные средства. Рассеивание энергии могло осуществляться путем изгиба, перекручивания, сдавливания или деформации элементов ограждения. Первым семейством энергопоглощающих терминальных продуктов был тип выдавливаемого терминала. Он оснащен большой стальной ударной головкой, которая зацепляет раму или бампер транспортного средства при лобовых столкновениях. Ударная головка движется назад вдоль направляющего рельса, рассеивая кинетическую энергию транспортного средства путем изгибания или разрывания стали в секциях направляющего рельса в сторону, чтобы предотвратить прокалывание. Когда терминалы ударяются под углом, они рассеивают большую часть энергии, но функция «затвора» позволяет транспортным средствам проходить через рельс, когда он изгибается. [22]
Если позволяет пространство, направляющий рельс можно также закончить, постепенно изгибая его назад до точки, в которой вероятность удара о конец будет мала, или, если это возможно, встраивая конец в склон холма или скошенный склон. [20]
Альтернативой энергопоглощающим барьерным терминалам являются гасители ударов . Они используются для более широких опасностей, которые невозможно эффективно защитить односторонним дорожным барьером.
Переработанные шины были предложены для использования в качестве защитных ограждений на автомагистралях еще в 2012 году, но многие правительства предпочитают использовать ограждения, заполненные песком, поскольку они обладают превосходными характеристиками поглощения энергии и их легче устанавливать и демонтировать. [23]
Барьер Fitch — это энергопоглощающий тип амортизатора удара, состоящий из группы заполненных песком пластиковых бочек, обычно желтого цвета с черной крышкой. [24] Барьеры Fitch часто встречаются в треугольном расположении в конце ограждения между шоссе и съездной полосой (область, известная как gore ), вдоль наиболее вероятной линии удара. Барьеры спереди содержат меньше всего песка, а каждая последующая бочка содержит больше. Когда транспортное средство сталкивается с бочками, кинетическая энергия транспортного средства рассеивается за счет разрушения бочек и рассеивания песка внутри, и транспортное средство замедляется в течение более длительного периода времени вместо внезапного и более резкого быстрого замедления от удара о твердое препятствие. В свою очередь, риск получения травм пассажирами транспортного средства значительно снижается. Барьеры Fitch широко популярны из-за их эффективности, низкой стоимости и простоты установки, ремонта или замены. [25]
Виды обработки концов: