一種基于商業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中充當施工作業車輛后方的緩沖衛士，如若發生追尾事故，能夠在肇事車輛和前方施工作業區域之間構建一個緩沖區域，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、主要結構、工作原理以及主要參數

（1）主要結構

防撞緩沖包結構簡圖見圖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構圖見圖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，緩沖包為可折疊結構，正常行駛中可折疊收起。

（3）主要參數

蜂窩鋁材料密度計算

圖1

圖2

圖3 蜂窩結構的分析模型

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k=0。地面摩擦系數

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

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）

查相關實驗數據得：鋁蜂窩單位體積吸能為3-5MJ/m3。基于可靠性原理，我們假設只有20%的鋁蜂窩發生變形，1 立方的鋁蜂窩仍然能夠完全吸收TL3 測試下碰撞產生的能量。

三、結語

在臨時封閉或半封閉道路施工作業中，安裝有防撞緩沖包的專用車輛充當保護傘，發生后方車輛沖撞時，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，碰撞事故后，而專用車只需更換緩沖裝置便可繼續使用。

隨著國內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護作業中要求部署安裝有防撞緩沖包的專用車輛。