Điều gì xảy ra khi ô tô đâm vào hộ lan?

Điều gì thực sự xảy ra khi ô tô va vào hộ lan

Khi một phương tiện rời khỏi phần xe chạy và va vào hộ lan W-beam, hệ thống không dừng xe đột ngột — mà được thiết kế để làm điều ngược lại. Dầm bị uốn cong, các cột bị gập, còn lan can hấp thụ năng lượng va chạm thông qua biến dạng, sau đó dẫn hướng phương tiện trở lại dọc theo tuyến đường thay vì để phương tiện vượt sang làn xe ngược chiều hoặc lao khỏi nền đường. Nói cách khác, khi va vào hộ lan, điều xảy ra là sự chuyển hướng có kiểm soát: hộ lan bị hư hỏng, và chính sự hư hỏng đó là mục đích của thiết kế.

Diễn biến diễn ra nhanh. Phần đầu xe va vào hộ lan; dầm bắt đầu biến dạng và ôm quanh xe; các trụ gần điểm va chạm nhất xoay và bị kéo bật khỏi phần chôn trong đất; toàn bộ hệ thống, hoạt động như một kết cấu đã được thử nghiệm, hấp thụ động năng của xe đồng thời dẫn hướng xe theo hướng gần song song với mặt đường. Hộ lan đã qua thử nghiệm va chạm được thiết kế để chịu được đúng một lần va chạm tại tốc độ và góc thử nghiệm, đồng thời bảo vệ người ngồi trong xe trong quá trình bị phá hỏng.

Vì sao dầm hộ lan biến dạng thay vì dừng xe

Một rào chắn cứng có thể dừng xe ngay lập tức sẽ biến một vụ va chạm có thể sống sót thành vụ va chạm gây tử vong, vì người ngồi trong xe sẽ phải chịu toàn bộ gia tốc giảm tốc chỉ trong một phần nhỏ của một giây. Thay vào đó, hộ lan đánh đổi quãng đường để lấy thời gian: bằng cách biến dạng và đổi hướng chuyển động, hộ lan cho phép xe giảm tốc trong vài mét biến dạng, nhờ đó giữ lực tác động lên người bên trong xe trong phạm vi có thể sống sót. Nguyên lý tương tự cũng được áp dụng cho vùng hấp thụ xung lực ở chính chiếc xe.

Đó cũng là lý do vì sao phần cuối của hộ lan quan trọng không kém gì toàn bộ đoạn tuyến. Đầu thanh hộ lan không được xử lý giống như một ngọn giáo ở độ cao cản trước xe; xe đâm vào có thể bị xuyên thủng hoặc hất văng thay vì được chuyển hướng. Một đầu cuối hộ lan đúng quy cách sẽ gập hoặc dẫn thanh hộ lan quay ngược vào chính nó, nhờ đó hấp thụ lực va chạm trực diện ở đầu thanh. Đầu cuối hộ lan không phải là chi tiết trang trí; đó là yếu tố quyết định giữa một hệ thống hộ lan có khả năng chuyển hướng xe và một mối nguy hiểm.

Dạng hư hỏng và các bộ phận cần thay thế

Sau một vụ va chạm thực tế, hư hỏng thường cục bộ và dễ nhận thấy. Thanh hộ lan bị cong hoặc gập tại vị trí xe va vào; các mối nối có thể bị kéo tuột; nhiều trụ bị uốn cong hoặc bị kéo bật khỏi nền đất; còn các miếng đệm, tức các chi tiết giữ thanh hộ lan cách xa trụ, bị nghiền nát. Toàn bộ các bộ phận trong khu vực cục bộ đó đều phải được thay thế, vì sau khi đã chịu va chạm, thép của một đoạn hộ lan đã bị biến dạng vượt quá giới hạn chịu được một lần va chạm thứ hai.

Sửa chữa không chỉ là chắp vá. Các tấm hộ lan và trụ bị hư hỏng được cắt bỏ đến phần vật liệu còn nguyên vẹn rồi thay bằng các chi tiết mới; toàn bộ tuyến cũng được căn chỉnh lại để dải hộ lan trở về đúng tuyến. Đây là lý do hệ thống đã được thử nghiệm va chạm, sử dụng các đoạn W-beam và trụ tiêu chuẩn, có chi phí khôi phục thấp hơn một hệ thống phòng hộ được chế tạo riêng: các bộ phận thay thế là hàng có sẵn, không phải sản phẩm chế tạo đơn chiếc.

Vì sao hệ thống phòng hộ được thiết kế để bị hư hỏng

Điểm quan trọng nhưng dễ bị bỏ qua là hộ lan là một bộ phận tiêu hao. Hộ lan được thiết kế để hấp thụ một lần va chạm theo thiết kế rồi được thay thế; mọi bộ phận hình học của nó — tiết diện, chiều cao, khoảng cách giữa các trụ — đều được lựa chọn để khi hư hỏng, hệ thống biến dạng theo hướng an toàn: gấp lại và chuyển hướng xe thay vì gãy vỡ và đâm xuyên. Một hệ thống phòng hộ vẫn nguyên vẹn sau va chạm sẽ truyền lực va chạm đến những người trong xe, trái với mục tiêu duy nhất mà thiết kế này nhằm ngăn ngừa.

Vì vậy, câu trả lời cho câu hỏi “điều gì xảy ra nếu xe đâm vào hộ lan?” là: hệ thống phòng hộ chịu lực va chạm, biến dạng và dẫn hướng xe trở lại phần đường, sau đó đoạn bị hư hỏng được thay mới. Chi phí thay mới thấp hơn nhiều so với phương án thay thế, và chi phí này đã được tính đến ngay từ đầu trong yêu cầu kỹ thuật của hệ thống. Khi lập yêu cầu kỹ thuật cho một tuyến hộ lan, vấn đề cần quan tâm là hệ thống đó đã được thử nghiệm hay chưa — vì hệ thống phòng hộ chưa được thử nghiệm hoặc lắp đặt tùy tiện sẽ không chuyển hướng xe; nó sẽ bị phá hỏng, và khi đó câu trả lời hoàn toàn khác.

Câu hỏi thường gặp

Hộ lan dừng xe hay chuyển hướng xe?

Hộ lan chuyển hướng xe. Hộ lan W-Beam biến dạng và dẫn hướng xe chạy trở lại dọc theo phần đường thay vì dừng xe đột ngột, vì việc dừng đột ngột sẽ truyền gia tốc giảm tốc gây tử vong đến người ngồi trên xe. Sự biến dạng chính là cơ chế hấp thụ năng lượng một cách an toàn.

Hộ lan có bị hư hỏng sau mỗi lần va chạm không?

Có. Hệ thống phòng hộ đã được thử nghiệm va chạm được thiết kế để chịu một lần va chạm theo thiết kế, sau đó được thay mới. Các dầm bị uốn, trụ bị gập và các khối đệm bị nghiền nát trong vùng va chạm được thay bằng các đoạn mới, đồng thời tuyến hộ lan được căn chỉnh lại; đó là lý do các hệ thống tiêu chuẩn có chi phí sửa chữa thấp hơn các hệ thống thiết kế riêng.

Bộ phận nguy hiểm nhất của hộ lan là gì?

Đầu cuối. Đầu thanh hộ lan chưa được xử lý nằm ở độ cao của cản xe và có thể đâm xuyên hoặc hất văng một phương tiện khi xe đâm trực diện vào đầu thanh. Vì vậy, mỗi đoạn hộ lan cần kết thúc bằng một đầu cuối đã được thử nghiệm va chạm, có khả năng gập lại hoặc dẫn thanh hộ lan quay ngược vào chính nó.

Tại sao hộ lan lại biến dạng thay vì giữ nguyên độ cứng?

Vì biến dạng có kiểm soát giúp tăng quãng đường giảm tốc, còn quãng đường lớn hơn giúp kéo dài thời gian giảm tốc. Khi thanh hộ lan biến dạng, phương tiện có thể giảm tốc trên vài mét thay vì dừng lại đột ngột, nhờ đó lực tác động lên người ngồi trong xe được duy trì trong giới hạn có thể sống sót, tương tự nguyên lý vùng hấp thụ xung lực của ô tô.