Введение
Одной из ключевых проблем транспортной инфраструктуры является обеспечение безопасности дорожного движения. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно в дорожно-транспортных происшествиях гибнет более 1,3 млн чел., при этом значительная часть смертей связана с выездами транспортных средств за пределы проезжей части [1]. Дорожные ограждения представляют собой инженерные сооружения, предназначенные для предотвращения таких выездов, уменьшения последствий столкновений и защиты участников движения. Современные требования к ограждениям включают не только прочность и устойчивость, но и способность поглощать энергию удара, снижая нагрузку на пассажиров и транспортные средства.
Цель исследования – провести сравнительный анализ распространенных типов дорожных ограждений и оценить перспективы внедрения роликовых систем.
Материал и методы исследования
Анализ выполнен на основе нормативных документов и сравнительного анализа конструктивных решений дорожных ограждений без проведений экспериментальных испытаний. Проблема обеспечения пассивной безопасности дорожного движения остается актуальной ввиду высокого уровня тяжелых последствий при выезде транспортных средств за пределы проезжей части.
В работе использованы аналитические методы, включающие изучение нормативных требований, анализ конструктивных решений и составление эксплуатационных характеристик дорожных ограждений. Рассмотрены барьерные, парапетные, тросовые и роликовые системы; проанализировано, какие конструктивные особенности определяют их направляющую функцию, способность поглощения удара, ремонтопригодность и применимость на дорогах разных категорий и в различных условиях эксплуатации [2–4]. Установлено, что традиционные системы обеспечивают удержание автомобиля, но сопровождаются высокими вторичными повреждениями, тогда как роликовые системы потенциально снижают нагрузку на транспортное средство за счет преобразования энергии столкновения во вращение роликов [5, 6].
Результаты исследования и их обсуждение
Согласно ГОСТ 33127, дорожные ограждения подразделяются на несколько основных типов в зависимости от конструктивных и функциональных характеристик:
– барьерные;
– парапетные;
– тросовые;
– комбинированные.
Барьерный тип дорожных ограждений наиболее распространенный, его основу составляют стальные профильные балки, закрепленные на опорных стойках (рис. 1).
Конструкции бывают одно-, двух- и трехволновыми. Они отличаются хорошей ремонтопригодностью: поврежденные секции можно заменить без демонтажа всей линии. Важным элементом конструкции являются дистанционные держатели, которые позволяют контролировать деформацию при столкновении и предотвращают выброс транспортного средства за пределы проезжей части. Современные модели снабжаются усиленными соединительными элементами и дополнительными отбойными планками, что повышает их устойчивость к многократным ударам. Использование горячего цинкования обеспечивает долговечность и коррозийную стойкость конструкции в различных условиях эксплуатации. Однако их недостатком является жесткость конструкции, которая нередко приводит к значительным повреждениям автомобиля и травмам пассажиров при столкновении [7].
Парапетные ограждения применяются преимущественно на автомагистралях и скоростных трассах, их конструкция, за счет геометрической формы (наклонных граней) и высокого значения собственной массы, обеспечивает устойчивость к ударам тяжелого транспорта (рис. 2).
При столкновении происходит отклонение автомобиля вверх и в сторону, что снижает вероятность переворота. При этом парапетные системы практически не требуют обслуживания и имеют длительный срок службы, однако основным их недостатком является низкая способность к поглощению энергии удара, а в условиях российского климата использование бетона требует применения морозостойких и влагостойких добавок [8, 9].
Рис. 1. Барьерное дорожное ограждение Примечание: составлен авторами на основе полученных данных в ходе исследования
Рис. 2. Парапетное дорожное ограждение Примечание: составлен авторами на основе полученных данных в ходе исследования
Рис. 3. Тросовое дорожное ограждение Примечание: составлен авторами на основе полученных данных в ходе исследования
Тросовые ограждения представляют собой систему из нескольких стальных тросов, натянутых между стойками (рис. 3). Они способны эффективно поглощать энергию удара благодаря упругим свойствам тросов [10]. Основным преимуществом этого типа ограждений является снижение силы удара и мягкое удержание транспортного средства на полосе движения, однако тросовые конструкции требуют частого обслуживания и регулярных проверок, также такие ограждения не всегда подходят для участков с интенсивным движением тяжелых грузовых автомобилей, так как могут не выдержать силы удара при столкновении [11, 12].
Существующие типы дорожных ограждений предотвращают съезд автомобиля с проезжей части, но в большинстве случаев влекут за собой большой урон автомобилю и участникам дорожного движения после столкновения, поэтому эта область обеспечения безопасности дорожного движения нуждается в развитии [13, 14].
Роликовые системы как инновационное решение
Наиболее перспективное решение предложили специалисты из Южной Кореи, они разработали тип дорожного ограждения с роликовой системой (рис. 4).
Роликовые дорожные ограждения представляют собой комбинированную систему состоящую из металлических стоек и вращающихся полиуретановых или полиэтиленовых роликов. Принцип их работы основан на преобразовании силы удара во вращательное движение роликов, что позволяет значительно снизить энергию столкновения и изменить траекторию движения автомобиля. Такая система поглощает удар при столкновении в трех точках: опоре, раме и самом ролике. Удар принимается верхним и нижним элементами рамы, далее преобразуется во вращательную энергию, за счет чего автомобиль возвращается на необходимую траекторию с минимально возможным количеством повреждений [15].
Рис. 4. Роликовое дорожное ограждение Примечание: составлен авторами на основе источника [2]
Преимущества и недостатки видов дорожного ограждения
|
Тип ограждения |
Преимущества |
Недостатки |
|
Барьерные |
– Относительно простая установка и ремонт. – Хорошее соотношение стоимости и эффективности. – Деформируются при ударе, снижая энергию столкновения. – Возможность замены отдельных секций |
− Подвержены коррозии (при нарушении цинкового покрытия). − Требуют периодического осмотра и обслуживания. − Могут стать причиной вторичных повреждений автомобилей |
|
Парапетные |
– Высокая прочность и долговечность. – Минимальные затраты на обслуживание. – Устойчивость к погодным и механическим воздействиям |
– Высокая жесткость конструкции, травмоопасность. – Большая масса, сложный монтаж. – Низкая энергоемкость поглощения удара |
|
Тросовые |
– Высокая гибкость и хорошее энергопоглощение. – Снижают вероятность переворота автомобиля. – Простота демонтажа и замены секций |
– Требуют частой регулировки натяжения. – Меньшая удерживающая способность в сравнении с другими типами дорожного ограждения. – Повышенные эксплуатационные расходы при интенсивном трафике |
|
Роликовые |
– Преобразуют энергию удара во вращательное движение. – Повышают визуальное восприятие границ проезжей части. – Обеспечивают более мягкое столкновение. – Легко ремонтируются |
– Высокая сложность установки. – Недостаточная адаптация к климатическим условиям России. – Необходимость в испытаниях и сертификации. – Меньший опыт эксплуатации по сравнению с традиционными системами |
Примечание: составлена авторами на основе полученных данных в ходе исследования
Каждый из представленных видов дорожных ограждений имеет свои достоинства и недостатки, приведенные в таблице.
Сравнение основных типов ограждений показывает, что каждая система имеет определенную сферу применения: металлические и бетонные конструкции целесообразны на автомагистралях и участках с интенсивным движением, где требуется высокая удерживающая способность, а тросовые и роликовые системы более эффективны на опасных поворотах, спусках и эстакадах, где важны мягкость и направляющий эффект для столкновения.
Заключение
Роликовые дорожные ограждения представляют собой перспективное направление развития средств пассивной безопасности. Их внедрение позволяет снизить тяжесть последствий столкновения за счет преобразования кинетической энергии во вращательное движение и мягкого перенаправления транспортного средства. Однако для их широкого применения необходима адаптация конструкций к климатическим условиям эксплуатации, проведение полномасштабных испытаний и нормативная сертификация. Применение роликовых ограждений целесообразно рассматривать как дополнение к традиционным системам на участках повышенной аварийности, где требуется снижение риска вторичных повреждений и травматизма.