Что происходит при столкновении автомобиля с барьерным ограждением?

Что на самом деле происходит при столкновении автомобиля с барьерным ограждением

Когда автомобиль съезжает с проезжей части и сталкивается с барьерным ограждением с балкой W-Beam, ограждение не останавливает автомобиль мгновенно — оно спроектировано для противоположного. Балка изгибается, стойки складываются, а балка поглощает энергию удара за счёт деформации, после чего направляет автомобиль обратно вдоль дороги, не позволяя ему выехать на встречную полосу или сорваться с насыпи. Иными словами, при наезде на барьерное ограждение происходит контролируемое перенаправление: ограждение повреждается, и именно в этом заключается его назначение.

Последовательность протекает быстро. Передняя часть автомобиля вступает в контакт с балкой; балка начинает деформироваться и охватывать автомобиль; стойки, расположенные ближе всего к месту удара, поворачиваются и вырываются из заделки; вся конструкция, работающая как единый испытанный узел, рассеивает кинетическую энергию автомобиля, одновременно направляя его примерно параллельно дороге. Барьерное ограждение, прошедшее краш-испытания, рассчитано на то, чтобы выдержать ровно одно столкновение с испытательной скоростью и под испытательным углом и защищать находящихся в автомобиле людей в процессе разрушения.

Почему балка деформируется, а не останавливает автомобиль

Жёсткое ограждение, мгновенно остановившее автомобиль, превратило бы аварию с шансом на выживание в смертельную: находящиеся в автомобиле люди испытали бы полное замедление за долю секунды. Барьерное ограждение вместо этого увеличивает путь торможения во времени: деформируясь и изменяя направление движения, оно позволяет автомобилю замедляться на протяжении нескольких метров деформации, благодаря чему силы, действующие на людей внутри автомобиля, остаются в пределах, совместимых с выживанием. Этот же принцип используется в зоне деформации самого автомобиля.

Именно поэтому конец барьерного ограждения не менее важен, чем его протяжённая часть. Необработанный конец балки на высоте бампера действует как копьё: при ударе автомобиль может быть нанизан на него или подброшен, а не перенаправлен. Надлежащая концевая секция складывает балку или направляет её назад, чтобы поглотить лобовой удар. Концевая секция — не декоративный элемент, а то, что отличает перенаправляющее барьерное ограждение от источника опасности.

Характер повреждений и элементы, подлежащие замене

После реального удара повреждения обычно локальные и очевидные. Балка изогнута или деформирована в месте удара автомобиля; стыковые соединения могли разойтись; несколько стоек погнуты или вырваны из грунта; блоки-распорки — элементы, удерживающие балку на расстоянии от стоек, — смяты. Все элементы в этой локальной зоне заменяют, поскольку после удара сталь в этом участке подверглась деформации, не позволяющей выдержать повторный удар.

Ремонт не сводится к установке заплат. Повреждённые секции и стойки вырезают до неповреждённого материала и заменяют новыми, а участок ограждения повторно выравнивают, чтобы линия балки вновь была прямой. Поэтому систему, прошедшую натурные краш-тесты и собранную из стандартных секций и стоек W-beam, восстановить дешевле, чем нестандартное барьерное ограждение: запасные детали являются серийными изделиями, а не изготавливаются единично.

Почему барьерное ограждение рассчитано на повреждение

Главное, что легко упустить из виду: барьерное ограждение является расходным элементом. Оно рассчитано на поглощение одного расчётного удара с последующей заменой, а каждый параметр его геометрии — профиль, высота, расстояние между стойками — выбран таким образом, чтобы разрушение происходило в безопасном направлении: сминаясь и перенаправляя транспортное средство, а не разрушаясь с образованием опасных острых элементов. Барьерное ограждение, пережившее столкновение без повреждений, передало бы энергию удара людям в автомобиле, а именно такого исхода конструкция призвана не допустить.

Таким образом, ответ на вопрос «что происходит при столкновении с барьерным ограждением?» таков: ограждение принимает удар, деформируется и направляет автомобиль обратно на проезжую часть, после чего повреждённый участок заменяется. Стоимость такой замены невелика по сравнению с альтернативой, и она учитывается при разработке требований к системе с самого начала. При проектировании участка ограждения определяющим является вопрос о том, прошла ли система испытания, поскольку непроверенное или смонтированное без расчёта ограждение не перенаправит автомобиль, а разрушится, и тогда последствия будут совершенно иными.

Часто задаваемые вопросы

Останавливает ли барьерное ограждение автомобиль или перенаправляет его?

Оно перенаправляет автомобиль. Барьерное ограждение W-beam деформируется и направляет транспортное средство вдоль дороги, а не останавливает его мгновенно, поскольку резкая остановка вызвала бы передачу смертельно опасного замедления находящимся в салоне. Именно деформация обеспечивает безопасное поглощение энергии.

Повреждается ли барьерное ограждение после каждого столкновения?

Да. Барьерное ограждение, прошедшее динамические испытания, рассчитано на восприятие одного расчётного удара с последующей заменой повреждённых элементов. Деформированные балки, погнутые стойки и разрушенные распорные блоки в зоне удара заменяются новыми секциями, после чего участок ограждения повторно выравнивается. Поэтому стандартные системы дешевле ремонтировать, чем изготовленные по индивидуальному проекту.

Какая часть барьерного ограждения является наиболее опасной?

Концевой участок. Необработанный конец балки расположен на высоте бампера и при лобовом наезде может пробить автомобиль или подбросить его. Поэтому каждый участок должен заканчиваться испытанным на удар концевым терминалом, который складывает балку или возвращает её в обратном направлении.

Почему барьерное ограждение изгибается, а не сохраняет жёсткость?

Потому что деформация увеличивает расстояние торможения, а расстояние даёт время. Деформация балки позволяет автомобилю замедляться на протяжении нескольких метров, а не останавливаться мгновенно, благодаря чему силы, воздействующие на людей в салоне, остаются в пределах, совместимых с выживанием. Тот же принцип используется в зоне деформации кузова автомобиля.