一种匝道口防护装置及使用方法与流程

本发明涉及道路安全领域，特别是涉及一种匝道口防护装置及使用方法。

背景技术：

随着公路建设事业快速发展的驱动，我国高速公路建设不断普及，车辆数急剧增加。此背景下，在主干道路及高速公路往往会出现较多的分流或出口。通常情况，由于驾驶员注意力不集中等原因，导致车辆停留在匝道口或撞击匝道口路障及固定式防护装置，对车辆和人员造成较大的危险性。此外，有可能进一步导致后方车辆不能及时变道或未能提前预知前方车况而再次发生与匝道口事故车辆碰撞，进而演化为较大的交通事故，给社会和人民带来不必要的财产损失和人员伤亡。

现在针对公路匝道设施的防撞装置较为匮乏，多数高速公路匝道口的防护结构仅在匝道岔口处放置防撞桶或混合钢筋水泥防撞板等固定式装置。当车辆在匝道岔口处发生碰撞时，车辆只能通过硬性碰撞防撞桶或防撞板使其变形的形式进而降低车辆和人员的伤害，且整体防撞装置是独立的装置，因缓冲能力有限，相应车辆和人员的安全性还是较低的，在一些特殊情况下，因车辆速度较快，车辆有可能将匝道口护栏撞坏，损坏的护栏件穿入车辆内部，对车辆内人员造成二次伤害。

此外，车辆在匝道口分叉处发生碰撞后，后续来车因躲避不及时，很容易造成二次事故。

技术实现要素：

第一方面，为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种匝道口防护装置，通过整体结构的设置，具有较好的缓冲作用，能够使得车辆在碰撞后滑行较长的距离，且能够转换车辆较大动能降低车辆速度，相对提高车辆和人员的安全。

第二方面，本发明提供了一种匝道口防护装置的使用方法，能够对车辆起到较好的缓冲作用。

一种匝道口防护装置的具体方案如下：

一种匝道口防护装置，包括：

弹性的防护部件，设于匝道口分叉点处，且防护部件相对于地面可移动；

连接体，具有蓄能部件，连接体可移动设于防护部件的两侧，且在分叉点的侧部沿着道路边侧设置，连接体与防护部件连接。

上述的匝道口防护装置，当车辆意外行驶至导流线并即将来到匝道口分叉点处时，首先与防护部件相撞，因防护部件为弹性且防护部件与连接体均可移动，对车辆和车辆内人员起到较好的缓冲作用，并通过蓄能部件能够对车辆动能起到储存，连接体布置于防护部件的侧部起到扩散动能作用，且防护部件、连接体和蓄能部件为联动装置，这样在发生碰撞时，防护装置共同对车辆动能起到全面吸收和扩散的作用，有效提高车辆和人员的安全。

如上所述的一种匝道口防护装置，所述蓄能部件设于所述连接体相对于所述导流线的内侧，蓄能部件包括活动设置的与所述连接体连接的滑块，蓄能部件中连接体的设置，这样在防护部件被撞时，连接体能够沿着蓄能部件移动，对碰撞能量进一步分散。

如上所述的一种匝道口防护装置，所述蓄能部件包括滑轨，所述滑块能够沿着滑轨实现移动，且滑轨在滑块内侧布设有第一弹性件，在保证安全的前提下，第一弹性件的设置给予车辆足够的缓冲距离，且使得车辆通过压缩第一弹性件储存车辆带来的大部分动能。

如上所述的一种匝道口防护装置，所述滑轨设置至少一个用于对所述滑块进行限位的逆向阻挡件，第一弹性件套于滑轨设置，其中一个逆向阻挡件设于滑轨第一弹性件与滑块之间，另一逆向阻挡件设于第一弹性件的侧部。

如上所述的一种匝道口防护装置，所述连接体包括多根沿着路边设置的立柱体，相邻的立柱体之间通过连接弹簧连接，在连接体被车辆碰撞移动后，通过连接弹簧的设置，有效提高防护装置的联动效果，同时在连接体移动过程中，连接弹簧能够起到储能及扩散动能的作用。

如上所述的一种匝道口防护装置，所述防护部件包括内层结构和外层结构，外层结构包括内板和外板，内板和外板之间布置有第二弹性件，内层结构中填充有沙体，且内层结构与内板连接，防护部件通过第二弹性件和沙体进行初步吸能，对于车辆和人员进行初步的保护作用。

如上所述的一种匝道口防护装置，还包括控制器，为了实现防护部件的移动，所述防护部件的底部安装有可移动车轮，控制器与所述的可移动车轮连接，控制器控制可移动车轮移动，使得防护装置起到较好的防护作用。

如上所述的一种匝道口防护装置，所述控制器与速度传感器和摄像机分别单独连接；速度传感器设于导流线处，摄像机安装于匝道口边侧，在导流线的侧部，速度传感器用于检测车辆的速度，摄像机用于拍摄碰撞情况在所述导流线处布置有地磁传感器、在导流线的道路边侧安装有用于检测是否存在车辆的车辆检测器，地磁传感器、车辆检测器均与控制器分别单独连接，地磁传感器用于检测车辆是否存在及识别该车辆的车型，且车辆检测器辅助进行车辆的检测，当检测到车辆后，控制器根据速度传感器和车辆检测器发送的信号来判断是否发生碰撞，若控制器确认发生碰撞，则控制器打开可移动车轮。

如上所述的一种匝道口防护装置，还包括报警部件，报警部件与所述的控制器连接，且报警部件安装于来车方向行驶车道的边侧，报警部件与所述的防护部件之间有设定的距离，在检测到车辆进入导流线处时，由控制器通过报警部件进行报警，提示来车方向的后续车辆。

本发明还公开了一种匝道口防护装置的使用方法，包括如下内容：

当车辆异常行驶与防护部件发生碰撞，防护部件对车辆及车辆内人员进行缓冲保护，蓄能部件进行车辆动能的有效存储，连接体对车辆动能进行有效分散，同时，防护部件联动蓄能部件和连接体一同起到有效的防护作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过防护部件为弹性，将防护部件与连接体连为一体，在车辆与防护部件或连接体发生碰撞时，能够由蓄能部件储存车辆动能，快速吸收车辆动能，通过连接体扩散车辆动能，能够全面消耗车辆动能进而高效的降低车速，提高车辆碰撞动能吸收率，确保车辆和人员安全。

2)本发明通过蓄能部件的设置，实现连接体在受到碰撞后相对于地面实现移动，且第一弹性件的设置不仅能够给予车辆足够的缓冲距离，在空间上实现纵向储存车辆动能，而且使得车辆通过压缩第一弹性件储存车辆带来的大部分动能。

3)本发明通过逆向阻挡件的设置，能够在车辆发生碰撞时对滑块即连接体的移动进行限位，便于在滑轨上锁定第一弹性件的储能，这样蓄能部件不仅吸收车辆带来的动能，保证车辆的滑行距离，且及时限制车辆。

4)本发明通过连接体的设置，连接体布设于防护部件的两侧，覆盖较长的一段距离，通过连接弹簧的设置，能够从横向方向扩散动能，这样不仅提高防护装置的联动效果，而且保证了防护面积。

5)本发明通过多个传感器来检测匝道口导流线上的车辆，及时通过报警部件向后续的车辆进行报警，及时作出安全提醒，使后续车辆的驾驶员能够对待危险事故具有较高的警觉性，降低二次事故发生概率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明根据一个或多个实施方式的一种匝道口防护装置使用方法流程图；

图2为本发明根据一个或多个实施方式的一种匝道口防护装置布置于道路的示意图；

图3为本发明根据一个或多个实施方式的一种匝道口防护装置中蓄能部件设置示意图；

图4为本发明根据一个或多个实施方式的一种匝道口防护装置中匝道口分叉点一侧连接体设置示意图；

图5为本发明根据一个或多个实施方式的一种匝道口防护装置中防护部件设置示意图。

其中：1.蓄能部件，2.第一弹簧，3.防护部件，4.红外信号接收器，5.地磁检测器，6.速度传感器，7.数据采集器，8.控制器，9.高速摄像机，10.语音提示器，11.警示灯，12.闪爆灯，13.红外信号发射器，14.逆向阻挡件，15.连接弹簧，16.滑块，17.滑轨，18.立柱体，19.内板，20.内层结构，21.第二弹簧，22.外板，23.车轮。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在超高装置为固定件，灵活度差的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种匝道口防护装置及使用方法，下面结合说明书附图，对本发明做进一步的阐述。

以四轮车辆为例进行详细说明，需要注意的是，本发明的保护范围并不仅限于此，在其他实施例中，可以进行适应性调整。

本发明的一种典型的实施方式中，一种匝道口防护装置，参考图2所示，包括防护部件、连接体和蓄能部件，防护部件位于匝道口导流线终端即匝道口分叉点处，连接体位于防护部件的两侧，且连接体中立柱体与防护部件连接，蓄能部件位于每根立柱体相对于导流线的内侧。

防撞部件通过匝道口端部两立柱体进行支撑，且防撞部件与两侧连接体最内侧的立柱体连接，防撞部件底部安装有车轮23，参考图5所示，防撞部件包括连接的内层结构20和外层结构22，内层结构20填充有沙体，外层结构包括第二弹性件，防撞部件中沙体和第二弹性件共同起到吸能作用，对车辆和人员进行初步的保护作用。

外层结构朝向来车方向，且外层结构具体包括内板19和外板22，外板中部可中空设置，内板19和外板22之间布置有多根第二弹性件，内层结构20中填充有沙体，且内层结构与内板连接，第二弹性件为第二弹簧21，第二弹簧21与内板和外板均垂直设置。

其中，参考图3所示，连接体包括沿着匝道口分叉点的两侧布设的多个立柱体18，相邻两立柱体的距离可为2m，其中靠近匝道口分叉点的两根立柱体18与防撞部件可靠连接，使得防撞部件位于两侧连接体的中部，且与防护部件连接的两根立柱体位于防撞部件的后侧方，前侧方为来车方向。

每一立柱体相对于道路的内侧设有蓄能部件，参考图4所示，蓄能部件包括安装于地面的滑轨17，滑轨17设置能够沿着滑轨移动的滑块16，滑块16与立柱体底端连接，具体可通过螺栓实现可靠连接，沿着滑轨在滑块的内侧布设有第一弹性件，本实施例中，第一弹性件为第一弹簧2，第一弹簧2套于滑轨设置，第一弹簧与滑轨配合形成弹簧滑轨，滑轨设置至少一个用于对滑块进行限位的逆向阻挡件14，其中一个逆向阻挡件14设于滑轨第一弹性件与滑块之间，另一逆向阻挡件14设于第一弹性件的侧部，相邻的逆向阻挡件之间间隔设定的距离，逆向阻挡件用于阻挡限位滑块的移动，当车辆与防护装置发生碰撞时，通过逆向阻挡件对第一弹簧所储存动能不断锁定。

具体地，本实施例中，逆向阻挡件14为三棱柱，三棱柱的斜面朝向滑块方向设置。

每根立柱体蓄能部件中第一弹簧都有不同特定系数，蓄能部件第一弹簧弹性系数kna，与防护部件连接的立柱体对应的蓄能部件第一弹簧弹性系数仅为kna/2，目的是给予车辆足够的缓冲距离。此外，进一步使车辆通过蓄能部件储存车辆带来的大部分动能；蓄能部件第一弹簧弹性系数kna计算公式如下：

x为车辆碰撞后车体前端变形深度，单位cm，普通轿车变形量取最大值0.75m；b为防撞部件形变量，单位cm，取决于防撞部件中第二弹性件的材料；xmax为车辆移动最大距离，单位cm；ka为防撞部件的刚度系数，单位n/cm²；kb分为车体的碰撞刚度系数，单位n/cm²；m为车体质量，单位kg；g为重力加速度9.78m/s²；yi为每根立柱体在弹性限度下第一弹簧的压缩量，单位m；μ为摩擦因数，车辆发生碰撞时μ近似取1；v为碰撞时瞬时速度，取决于最外侧车道规定速度，单位m/s；θ为碰撞时速度与道路垂直方向夹角，单位为°，选择10°-90°，假设为45°；n为弹簧滑轨的条数。

进一步，连接体还包括安装于相邻两立柱体18之间的柔性连接件，柔性连接件为连接弹簧，具体地，在两立柱体的上下两侧均设置连接弹簧15，连接弹簧15横向设置，在发生碰撞时，连接弹簧15被压缩进而通过拉伸连接弹簧联动两侧立柱体网状化压缩连接弹簧储能，并扩散动能，两立柱体间距为2m，立柱体间连接弹簧的长度为2/sinαim，两立柱体间连线与蓄能部件方向的夹角为αi；连接弹簧的弹性系数knb计算公式如下：

αi为立柱体静止时两立柱体间连线与滑轨夹角，单位°；βj为压缩后两立柱体连线与滑轨夹角，单位°；ka为防撞部件的刚度系数，单位n/cm²；kb为车体的碰撞刚度系数，单位n/cm²。

进一步，匝道口防护装置还包括控制器，控制器与速度传感器和摄像机分别单独连接；速度传感器设于导流线处，摄像机安装于匝道口边侧，导流线处布置有地磁传感器、在导流线的道路边侧安装有用于检测是否存在车辆的车辆检测器。

本实施例中，车辆检测器包括红外信号发射器13和红外信号接收器4，红外信号发射器13发射信号，红外信号接收器4接收信号，当车辆进入二者连线时，红外信号接收器4接收不到红外信号发射器13发射的信号，此时，红外信号接收器4将信号传递至控制器。

红外信号发射器13安装在与匝道口分叉点与中央分隔带垂直连线处的中央分隔岛带处，红外信号发射器13与红外信号接收器4的连线与防撞部件的垂直距离小于等于轿车的最小长度；红外信号接收器4安装在上述连线延伸处至匝道口出口护栏外侧用于接收信号，与红外信号发射器13相对，且二者在同一直线设置；地磁传感器5设置于匝道口导流线处，用于检测车辆的存在和车型识别，且数据采集器7与红外信号发射器、红外信号接收器和地磁传感器分别单独连接。

数据采集器7与控制器连接，控制器为工控机或其他类型的控制器，控制器与语音提示器10、警示器11分别单独连接，语音提示器10、警示器11构成警示响应模块，语音提示器10、数据采集器7、摄像机和控制器8安装于第一支撑杆，第一支撑杆设于匝道口出口护栏侧，与红外信号接收器4在道路的同一侧布置，在第一支撑杆远离匝道口的另一侧安装有第二支撑杆，第二支撑杆安装有与控制器8连接的警示控制器，在第一支撑杆设置侧的道路护栏靠近第二支撑杆的位置设置警示器，警示器距离第二支撑杆有设定的距离，警示器11选择警示灯和\或蜂鸣器，本实施例中，警示灯设于行车道两侧，且选择警示闪爆灯，相邻的警示闪爆灯之间间隔设定的距离。

防撞部件3的车轮23为电动车轮，电动车轮与控制器连接。此外，在导流线处布置速度传感器6，速度传感器位于地磁传感器5的外侧，靠近导流线的起始端布置，速度传感器6通过数据采集器与控制器8连接，速度传感器用于检测车辆的速度，控制器与设于第一支撑杆的摄像机连接，摄像机为高速摄像机，且控制器与终端连接，终端来判断车辆的行驶速度，并记录当时发生的情况，控制器根据速度传感器和车辆检测器发送的信号来判断是否发生碰撞，若发生碰撞，则控制器打开电动车轮。

或者在一些示例中，在防撞部件3的前端设置力传感器，若车辆与防撞部件3相撞，力传感器感受到力的变化，并将信号传递至控制器，辅助控制器准确判断碰撞的发生；

一种高速公路匝道口滑轨式防撞护栏装置的使用方法，参考图1所示，具体包括如下内容：

数据采集器7接收红外信号发射器13及红外信号接收器4、速度传感器与地磁传感器5的信息，并将所得信息反馈至控制器8，当有车辆经过匝道口导流线时，控制器8会获知，并通过地磁传感器5持续分析判断车辆是否在导流线内。若是，控制器启动语音提示器10对滞留在导流线内车辆给予语音提醒，此外，控制器8通过无线通讯设备连接置于后方安全距离的警示器11，启动该位置警示灯，为后方来车通过视觉提醒告知前方有危险车辆使其警惕驾驶或及时避让。

当车辆与防护装置发生碰撞时，防护部件3对车辆及人员初步的缓冲作用，端部两立柱体对应蓄能部件同样起到缓冲作用，同时，防撞部件被压缩进而通过立柱体间连接弹簧联动两侧连接体共同对车辆动能全面吸收和扩散，进而确保车辆和人员的安全。

速度传感器6检测车辆到达导流线内的车辆速度，通过所检测速度被数据采集器接收，并反馈至控制器8，控制器处理信息使得高速摄像机9工作，对匝道导流线处情况进行拍照处理并传至终端，终端与控制器连接，终端做出判断，并发送信号给控制器；

控制器根据车辆检测器与速度传感器发送的信号，车辆检测器检测到车辆，且速度传感器判断车辆的速度，若检测到的速度大于设定的速度，并配合力传感器的检测，此时，控制器确认发生碰撞，控制器开启防撞部件已锁定的车轮23，使得防撞部件能够随着车辆的移动而移动，再次通过防撞部件的设置起到初步缓冲作用，同时，防撞部件3被压缩进而通过立柱体间连接弹簧联动两侧连接体共同对车辆同能全面吸收和扩散，分散车辆较大的动能，进而确保车辆和人员的安全。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。