一種基于商業(yè)級蜂窩鋁板的防撞緩沖包的研究

于超 三一重機有限公司

攜帶防撞緩沖包的專用車輛在道路施工作業(yè)中充當施工作業(yè)車輛后方的緩沖衛(wèi)士，如若發(fā)生追尾事故，能夠在肇事車輛和前方施工作業(yè)區(qū)域之間構(gòu)建一個緩沖區(qū)域，通過緩沖裝置的變形吸收撞擊的能量，最大限度地降低被保護人員及設備遭到碰撞的概率。

一、主要結(jié)構(gòu)、工作原理以及主要參數(shù)

（1）主要結(jié)構(gòu)

防撞緩沖包結(jié)構(gòu)簡圖見圖1，主要有鋁蜂窩模塊1、框架2、鋁管3、尾燈 4、等組成；其中鋁蜂窩模塊的結(jié)構(gòu)圖見圖2。

（2）工作原理

防撞緩沖包的原理并不復雜，主要是通過鋁蜂窩的變形形變來吸收車輛碰撞的能量。只需要安裝在要求重量的車輛后方就可以工作了，緩沖包為可折疊結(jié)構(gòu)，正常行駛中可折疊收起。

（3）主要參數(shù)

蜂窩鋁材料密度計算

圖1

圖2

圖3 蜂窩結(jié)構(gòu)的分析模型

b 圖單位面積為：

蜂窩鋁基體面積為：

蜂窩鋁平均密度為：

二、計算驗證

根據(jù)NCHRP report 350 要求，TL2 階段測試實驗撞擊車輛重2000kg，碰撞速度70km/h，TL3 階段測試，試驗撞擊車輛重量2000kg，碰撞速度100km/h。緩沖車輛總重為m2，初始速度為0。假設碰撞為理想塑性碰撞，恢復系數(shù)k=0。地面摩擦系數(shù)

f=0.3～0.6。

以正面撞擊為例，由動量守恒定律可得：

可知當碰撞條件一致時，碰撞后緩沖車速度和重量成反比，重量越大速度越小。

（1）假設碰撞后整體向前滑動距離為4m（規(guī)定不超過4 米）

u2=2ass-位移，a-加速度，u-速度

碰撞后加速度由地面摩擦提供

a=gfg= 重力加速度，f= 地面摩擦系數(shù)

可推算碰撞后速度為（4.850～6.859m/s）；

可推得TL2、TL3 測試下緩沖車輛所需的最小理論重量分別是6018kg、9456kg。

（2）動量定理

（3）動能守恒定理

TL3 測試下為例，撞擊后速度4.85m/s，我們忽略地面摩擦，可以求得緩沖包吸收了撞擊車輛的能量為630482J（J-焦耳）

查相關實驗數(shù)據(jù)得：鋁蜂窩單位體積吸能為3-5MJ/m3?；诳煽啃栽?，我們假設只有20%的鋁蜂窩發(fā)生變形，1 立方的鋁蜂窩仍然能夠完全吸收TL3 測試下碰撞產(chǎn)生的能量。

三、結(jié)語

在臨時封閉或半封閉道路施工作業(yè)中，安裝有防撞緩沖包的專用車輛充當保護傘，發(fā)生后方車輛沖撞時，可大大提高道路施工人員、設備及肇事車輛人員的安全系數(shù)，碰撞事故后，而專用車只需更換緩沖裝置便可繼續(xù)使用。

隨著國內(nèi)民眾安全意識的提高，特別是道路安全意識進一步覺醒，以及隨著人口和車輛增加所帶來的日益嚴峻的道路交通安全形勢，使得越來越多的施工單位在道路養(yǎng)護作業(yè)中要求部署安裝有防撞緩沖包的專用車輛。