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美国的路侧解体消能设施设计 　　　　■北京市交通工程重点实验室(北京工业大学)?: 孙　蕊 贺玉龙 孙小端 陈永胜　　　　■路士安科技有限公司: Louis?Stephens 　　摘要：解体消能设施作为宽恕型设计理念的体现，也是路侧安全设计的重要组成部分。介绍了解体消能设施的起源，其安全标准的设计依据及其工作原理，并对美国解体消能设施的设计方法作了全面介绍。同时，针对解体消能设施的应用注意问题作了总结归纳。　　关键词：可解体支柱；单向受力可解体滑动底座；多向受力可解体的滑动底座　　1 解体消能理念的由来　　20世纪70年代，美国道路工作者提出了“宽恕”设计理念。该思想产生的初衷是：作为道路使用者，在行车过程中发生驾驶过错是不可避免，然而，其发生的驾驶过错不应以其生命作为代价，应该为驾驶员行车过错提供宽容的空间与措施，最终实现拯救用路者的生命或减轻受伤的程度。该理念经过道路工作者30十余年的研究与实践，逐步完善成为美国道路设计规范的一个构成部分——《道路路侧安全设计指南》。该指南的主要指导原则是：当用路者出现驶离行车道的过错时，借助路侧安全措施的设计来减轻交通事故的严重性与用路者受伤的程度。　　1.1??提高路侧安全性的原则　　　　1）力求实现路侧无障碍物的设计。其目的是减轻路侧障碍物对车辆与人员构成的威胁。　　　　2）尽可能减轻路侧范围内的障碍物对用路者造成的伤害。一种方法是将障碍物设计成为车辆可穿越的形式；另一种方法是将障碍物置于被撞可能性最小的地方。　　　　3）应用路侧安全设施减轻过失车辆与路侧障碍物发生撞击的可能性与伤害的严重程度。伴随着路侧安全设计理念的建立，美国提高路侧安全的设计原则与现实环境出现了一定偏差。即：路侧安全空间范围内不可避免地需要设置的一些道路交通设施，例如：交通标志、路灯、交通信号灯、道路标志、求救设施、电线杆柱等设施，当发生驾驶过失而驶入路侧区域的失控车辆与这些路侧设施发生碰撞，屡屡引发严重的交通事故。美国每年大约有3000人死于这类事故。从而，如何提高失控车辆驶入此类路侧区域的安全性，降低冲出行车道的车辆与这些路侧设施发生碰撞的可能性或减轻其对失控车辆的伤害程度，成为倍受关注的安全问题。路侧解体消能设施的设计理念由此而诞生。　　1.2 路侧解体消能设施的设计理念的原则　　减小路侧设施构造物的刚度，当失控车辆撞上此类路侧设施构造物的杆柱时，杆柱能够发生解体、变形、断裂，从而减小因车与杆柱相撞产生的作用于失控车辆的动能，实现降低此类交通事故对车与乘客伤害的严重程度。　　2 解体消能设施的设计标准　　要减轻路侧设施构造物对失控车辆和乘客的伤害，首先需要确定失控车辆在与路侧设施构造物发生碰撞前后速度变化的范围。根据美国多年的试验研究发现：失控车辆在碰撞前车速在30～100?km/h的情况下，碰撞后的车速降低值为11～18km/h时，乘客不会受到严重的伤害，因此，美国将上述车辆速度的变化范围确定为保障失控车辆内乘客安全的阈值。将研究成果作为判断路侧设施构造物解体消能设计的标准，并据此制定了关于解体消能装置的实验测试和评价标准。　　美国路侧设施构造物解体消能杆柱的设计标准要求如下：　　2.1 车辆行驶速度的变化范围　　当820kg的汽车或重量相等的某型汽车，分别以35km/h和100km/h的速度迎面撞击解体杆柱时，杆柱能够按照预计的方式发生折断。　　2.2 对车辆的影响　　失控车辆保持正常状态，在发生碰撞过程和碰撞后，失控车辆不发生显著变形，或者没有发生路侧设施构造物杆柱的解体部分插入车身而对人体造成伤害　　2.3??保障解体消能装置杆柱的碰撞点高度要求　　失控车辆发生碰撞时，解体消能装置杆柱在撞击点受剪力荷载的作用下产生位移，通过杆柱的解体而减少对失控车辆的作用力。通常碰撞点位于车辆保险杠高度所在的位置，因此，解体消能设施杆柱设计时控制剪力作用点位于地面之上500mm处。如果碰撞点过高，解体消能设施杆柱会发生弯曲变形，可能导致解体装置失灵。因此，建议解体消能设施杆柱不要设置在排水边沟、陡坡、或者发生碰撞时车辆容易腾空的地方。　　2.4??解体消能装置杆柱解体后r?高度　　解体后底座顶部距地面高度小于10cm时，可以减少汽车底盘与杆柱底座发生刮蹭的可能性。因此规定：解体消能装置的底座不高于10cm，如图1所示。 图1??解体消能杆柱底座高度 　　3 解体消能装置的设计方法　　解体消能装置的结构要求具有较大的抗弯强度；能够承受冰和风的荷载；满足支撑固定物的要求。其次，要求解体消能装置具有较小的抗剪强度，在遇到外力碰撞时，会发生预期的滑动或折断现象。　　3.1??解体消能装置的工作原理　　解体消能装置的理想工作状况为：当失控车辆撞击到解体消能的杆柱时，杆柱