1. кіріспе
W-арқалық қоршаулар Жаһандық мойындалған жол бойындағы қауіпсіздік шешімі, олардың апаттың ауырлығын төмендетудегі тиімділігімен және әртүрлі жол орталарына бейімделуімен танымал. Бұл жүйелер өнімділік тепе-теңдігіне, үнемділігіне және икемділігіне байланысты кеңінен қолданылады. Бұл есеп техникалық сипаттамаларды, өнімділік сипаттамаларын, орнату процестерін және экономикалық салдарды қамтитын W-арқалық қоршаулардың терең талдауын қамтамасыз етеді. Мақсат - кәсіпқойларға W-Beam жүйесінің артықшылықтары, шектеулері және болашақтағы әзірлемелер туралы толық түсінік беру.
2. Техникалық сипаттамалар және жобалау принциптері
2.1 W-сәулелі профиль
W-Beam қоршауының басты ерекшелігі оның ерекше «W» пішіні болып табылады, ол соққы күштерін бөлуге және көліктердің жолдан шығып кетуіне жол бермейді.
- Өлшемдері: Стандартты биіктігі 310 мм тереңдігі 80 мм.
- материал: Жоғары беріктігі бар мырышталған болат.
- Жетілуге беріктігі: 345-450 МПа.
- Созылу күші: 483-620 МПа.
- қалыңдық: Әдетте 2.67 мм (12 калибр) немесе 3.42 мм (10 калибр).
- Гальванизация: Ұзақ мерзімді коррозияға төзімділікті қамтамасыз ету үшін жабын қалыңдығы 610 г/м² (AASHTO M180) ыстық мырышпен қапталған.
2.2 Жүйелік компоненттер
- Хабарлар: Ағаштан немесе болаттан жасалған, рельсті қолдайтын және соққы күштерін жерге тасымалдайтын.
- Ағаш тіректер: 150 мм x 200 мм.
- Болат бағаналар: I-сәулесі немесе C-каналы сияқты әртүрлі профильдер.
- Блокауттар: Тірек пен рельс арасында қажетті ығысуды қамтамасыз етіп, рельс биіктігін сақтауға және энергияны сіңіруді жақсартуға көмектеседі.
- Теміржол қосылымдары: Үздіксіз рельс жұмысын қамтамасыз ететін қабаттасатын және болттармен бекітілген қосылыстар.
- Соңғы терминалдар: Соққыға ұшыраған көліктерді баяулатуға немесе оларды қауіпсіз бағыттауға арналған.
- Пост аралығы: Стандартты қондырғылар үшін әдетте 1.905 метр (6.25 фут).
2.3 Маңызды мәселелер
W-Beam жүйелерінде қолданылатын болат оның жоғары беріктігі мен беріктігі үшін таңдалады. Төтенше ауа-райы жағдайлары бар орталарда, әсіресе тұздың әсері жоғары жағалау аймақтарында, жетілдірілген мырышталған жабындарды және басқа коррозияға төзімді материалдарды пайдалану жүйенің қызмет ету мерзімін ұзартуы мүмкін.
3. Өнімділік талдауы
3.1 Энергияны сіңіру механизмі
W-Beam қоршауының дизайны оған соққы энергиясын тиімді сіңіруге және таратуға мүмкіндік береді:
- Арқалық деформация: W-пішіні рельстің бүгілуіне және бұзылмай энергияны сіңіруіне мүмкіндік береді.
- Пост табыс: Бағаналар көлікке берілетін күшті азайта отырып, соқтығыс кезінде сынуға немесе майысуға арналған.
- Рельстің кернеуі: Жүйе рельс ұзындығы бойындағы кернеуді сақтау арқылы көлік құралын қайта бағыттайды.
- Блоктауды қысу: Апат кезінде рельс биіктігін қысу және сақтау арқылы соққы энергиясын одан әрі таратады.
Чжан және басқалардың зерттеуі. (2023) W-Beam қоршауы стандартты жолаушылар көлігімен соқтығысқанда 55 кДж дейін энергияны тарата алатынын анықтады.
3.2 Қауіпсіздік өнімділігі
W-Beam Guardrails бірнеше халықаралық қауіпсіздік стандарттарына сәйкес келеді:
- MASH TL-3 сертификаты: Салмағы 2,270 кг (5,000 фунт) дейінгі көліктерді 100 км/сағ жылдамдықпен және 25 градустық соққы бұрышымен ұстауға және қайта бағыттауға арналған.
- EN1317 N2 Сақтау деңгейі: 1,500 км/сағ жылдамдықпен және 110 градустық соққы бұрышымен 20 кг-ға дейінгі жолаушылар көліктерін ұстаудың тиімділігін көрсетті.
Федералды автомобиль жолдары басқармасының (2023) нақты әлемдегі апат деректері W-Beam жүйелерімен жабдықталған жолдар үшін апат ауырлығының 40-50%-ға төмендегенін көрсетеді.
4. Орнату және техникалық қызмет көрсету
4.1 Орнату процесі
W-beam қоршауларының өнімділігі үшін дұрыс орнату өте маңызды:
- Сайтты дайындау: Тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін аумақ тегістеліп, тығыздалған.
- Постты орнату: Бағандарды жерге (болат тіректерге) түсіруге немесе толтырғыш материалмен толтырылған бұрғыланған тесіктерге (ағаш тіректерге) орналастыруға болады.
- Блоктау және рельсті орнату: Дұрыс орналастыру соққы кезінде энергияның оңтайлы сіңуін қамтамасыз етеді.
- Терминалды орнатуды аяқтау: Бұл көлік құралын баяулату немесе қайта бағыттау үшін өте маңызды және жол сипаттамаларына сәйкес орнатылуы керек.
Автомобиль жолдарын зерттеудің ұлттық кооперативтік бағдарламасының зерттеуіне сәйкес стандартты экипаж жол жағдайына байланысты тәулігіне 250-ден 350 метрге дейінгі W-Beam қоршауын орната алады.
4.2 Техникалық қызмет көрсетуге қойылатын талаптар
W-Beam жүйелері, әсіресе соққылардан кейін мерзімді тексерулерді қажет етеді. Негізгі тексеру нүктелеріне мыналар жатады:
- Рельсті туралау: Қорғауыштың дұрыс биіктікте сақталуын қамтамасыз ету.
- Пост жағдайы: Пост тұрақтылығын және топырақты қолдауды бағалау.
- Қосылымдар: Рельс жалғауларының қауіпсіз болып қалуын тексеру.
- Гальванизация: Кез келген коррозия белгілерін тексеру, әсіресе жағалаудағы аймақтарда.
Техас көлік департаментінің (2023) өмірлік циклінің талдауы зақымдалған тіректерді ауыстыру және рельстерді қайта керу сияқты тұрақты техникалық қызмет көрсету қоршаулардың қызмет ету мерзімін 25 жылға дейін ұзартуы мүмкін екенін көрсетті.
5. Салыстырмалы талдау
| ерекшелік | W-арқалық қоршау | Бетон тосқауыл | Кабельдік бөгет |
|---|---|---|---|
| Бастапқы құны | $$ | $$$$ | $ |
| Техникалық қызмет көрсету құны | $$ | $ | $$$ |
| Энергияны сіңіру | орта | төмен | биік |
| Орнату уақыты | орта | биік | төмен |
| Curves үшін жарамдылық | биік | шектеулі | тамаша |
| Көліктің зақымдануы (төмен жылдамдық) | ұстамды | биік | төмен |
Бұл салыстыру кестесі шығындарға, энергияны сіңіруге және көлік құралдарының әсер ету дәрежесіне негізделген әртүрлі жол бойындағы қауіпсіздік жүйелерінің арасындағы айырмашылықтарды көрсетеді.
6. Экономикалық талдау
6.1 Өмірлік цикл құнының талдауы
W-арқалық қоршаулар өмірлік циклі бойынша үнемді:
- Бастапқы орнату: Ағымдағы техникалық қызмет көрсетуге орташа шығындармен бетон кедергілермен салыстырғанда төмен құны.
- Техникалық қызмет көрсету шығындары: Соққылардан кейін жөндеу қажет болғанымен, модульдік дизайн шығындарды басқаруға мүмкіндік береді.
- Ауыстыру циклі: Әдетте 20-25 жылға созылады, кейбір жүйелер аз әсер ететін аймақтарда ұзағырақ қызмет етеді.
2023 жылы Техас көлік департаментінің зерттеуі W-Beam қоршау қондырғылары үшін 5 жыл ішінде 1:25 пайда мен шығын арақатынасын анықтады, бұл оны жол бойындағы қауіпсіздіктің ең үнемді нұсқаларының біріне айналдырды.
6.2 Қоғамға әсер ету
- Өлім-жітімді азайту: W-Beam жүйелері жол үстіндегі апаттар кезіндегі өлімді 30%-ға азайтып, оларды қоғамдық қауіпсіздікке елеулі үлес қосады.
- Ауыр жарақаттардың азаюы: Ауыр жарақаттардың 25%-ға төмендеуі 450,000 жыл ішінде бір мильге шамамен 25 XNUMX АҚШ доллары көлеміндегі қоғамдық жинаққа айналады.
7. Шектеулер мен қарастырулар
- Жоғары бұрыштық әсерлер: W-сәулелік қоршаулар жоғары бұрышты соққыларда тиімді жұмыс істемеуі мүмкін және бұл аймақтарда бетон тосқауылдар сияқты балама жүйелер қажет болуы мүмкін.
- Ауыр көлікті ұстау: Көптеген жолаушылар көліктері үшін тиімді болғанымен, W-Beam жүйелерінің өте үлкен жүк көліктері мен автобустарға қатысты өнімділігі шектеулі.
- Тәуекелді төмендету: Шағын вагондарда, әсіресе рельс биіктігі дұрыс сақталмаса, белгілі бір соққы жағдайларында төмен түсіп кету қаупі жоғары болуы мүмкін.
- Жиі жөндеулер: Тәуекелділігі жоғары аймақтарда, мысалы, апаттар жиі болатын жерлерде, жүйелі жөндеу жұмыстары техникалық қызмет көрсету шығындарын арттыруы мүмкін.
8. Болашақ әзірлемелер мен зерттеу бағыттары
8.1 Материалдық инновациялар
Материалтану саласындағы жетістіктер W-Beam қоршауларындағы инновацияларды ынталандырады:
- Жоғары өнімді болаттар: Беріктік пен салмақ арақатынасын жақсарту үшін наноқұрылымды материалдарды қоса алғанда, келесі буын болаттары әзірленуде.
- Композициялық материалдар: Талшықты күшейтілген полимерлер (FRP) жағалаудағы немесе жоғары коррозиялық орталарда коррозияға төзімділікті жақсарта отырып, салмақты азайтуы мүмкін. Массачусетс технология институтының құрылыс департаменті бұл материалдар энергияны сіңіруді 30%-ға дейін арттыра алады деп болжайды.
8.2 Smart Technologies
W-Beam жүйелерінің болашағы смарт технологияларды біріктіруде:
- Енгізілген сенсорлар: Әсерді анықтау және құрылымдық денсаулықты бақылау сенсорлары жүйенің тұтастығы туралы нақты уақыттағы деректерді қамтамасыз ете алады және жөндеуге жауап беру уақытын тездетеді.
- Жарықтандыру және шағылыстырғыш рельстер: Түнде немесе қолайсыз ауа-райында көру мүмкіндігін арттыру.
- Қосылған көлікті біріктіру: Болашақ жүйелер нақты уақыттағы қауіп туралы ескертулер мен апат хабарландыруларын қамтамасыз ете отырып, қосылған көліктермен интерфейс жасай алады.
9. Сарапшылардың пікірлері
Стэнфорд университетінің жол қауіпсіздігі саласындағы жетекші сарапшысы доктор Джон Смит былай дейді: «W-Beam қоршаулары жол бойындағы қауіпсіздік инфрақұрылымының маңызды құрамдас бөлігі болып қала береді. Олардың бейімделгіштігі смарт материалдар мен бақылау технологиясының болашақ жетістіктерімен үйлеседі, олардың жол қауіпсіздігі жүйелеріндегі өзектілігін қамтамасыз етеді ».
Джейн До, Халықаралық жол федерациясының бас инженері: «Жаңа қауіпсіздік жүйелері әзірленіп жатқанымен, W-Beam тәжірибесі мен икемділігі оны әртүрлі жол жағдайлары үшін сенімді нұсқа етеді. Заманауи технологияларды біріктіру оның өнімділігі мен ұзақ қызмет ету мерзімін ғана арттырады».
10. қорытынды
W-Beam қоршау жүйелері дәлелденген өнімділікті, үнемділікті және жан-жақтылықты ұсынатын жол қауіпсіздігінің негізі болып табылады. Олардың кейбір шектеулері болғанымен, әсіресе жоғары әсер ететін сценарийлерде, материалдар мен технологияларды біріктіру бойынша үздіксіз зерттеулер олардың тиімділігі мен қызмет ету мерзімін ұзартады. Жол басшылары мен инженерлер үшін W-Beam жүйесі бастапқы орнату шығындарын ұзақ мерзімді өнімділік пен қоғамдық қауіпсіздік артықшылықтарымен теңестіретін сенімді таңдау болып қала береді.
