MECANISMO PARA LA ABSORCIÓN DE LA ENERGÍA CINÉTICA PROCEDENTE DE IMPACTOS FRONTALES DE VEHÍCULOS CONTRA SISTEMAS DE CONTENCIÓN DE VEHÍCULOS, DE USO EN LOS MÁRGENES Y MEDIANAS DE LAS CARRETERAS, TALES COMO ATENUADORES DE IMPACTOS Y TERMINALES DE BARRERA.

Mecanismo de absorción de la energía cinética de un vehículo que impacta frontalmente contra un sistema de contención,

tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, mediante la propagación longitudinal de la deformación plástica de uno o varios perfiles metálicos longitudinales deformables producida por medio de un ariete rígido que se desplaza a lo largo del perfil deformable, interceptando parte de su sección, unido a un elemento estructural del sistema que recibe y transmite el impacto del vehículo desplazándose a lo largo del sistema de contención, estando el perfil deformable fijo, directamente o indirectamente, en el terreno y, por tanto, manteniéndose estático durante el impacto.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200930907.

Solicitante: HIERROS Y APLANCIONES S.A.(HIASA).

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: AMENGUAL PERICAS,ANTONIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • E01F15/00 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E01 CONSTRUCCION DE CARRETERAS, VIAS FERREAS O PUENTES.E01F TRABAJOS COMPLEMENTARIOS, TALES COMO EL EQUIPADO DE CARRETERAS O LA CONSTRUCCION DE MUELLES, ZONAS DE ATERRIZAJE PARA HELICOPTEROS, PANELES DE SEÑALIZACION, PANTALLAS ANTINIEVE O SIMILARES.Dispositivos de seguridad para disminuir la velocidad, mantener en la calzada o detener vehículos a la deriva, p. ej. bornes de protección o tachuelas; dispositivos para reducir el daño a los bordes de la carretera debidos al impacto de un vehículo (medios para fijar señales o barreras de seguridad o similares E01F 9/03; para detener a la fuerza los vehículos E01F 13/00).
  • F16F7/12 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16F RESORTES; AMORTIGUADORES; MEDIOS PARA AMORTIGUAR LAS VIBRACIONES.F16F 7/00 Amortiguadores de vibraciones; Amortiguadores de choques (utilizando un fluido F16F 5/00, F16F 9/00; especiales para sistemas rotativos F16F 15/10). › utilizando una deformación plástica de sus órganos.

Fragmento de la descripción:

Mecanismo para la absorción de la energía cinética procedente de impactos frontales de vehículos contra sistemas de contención de vehículos, de uso en los márgenes y medianas de las carreteras, tales como atenuadores de impactos y terminales de barrera.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos de uso en márgenes y medianas de las carreteras, tales como un atenuador de impactos o un terminal de barrera de seguridad, constituido básicamente por un cuerpo rígido a modo de elemento de impacto o "ariete" y un perfil longitudinal deformable, estando el "ariete" unido, directa o indirectamente, al elemento estructural del sistema de contención que recibe y transmite al sistema el impacto frontal de un vehículo y es, a su vez, capaz de desplazarse longitudinalmente a lo largo del mismo, estando dicho "ariete" dispuesto en el sistema de tal forma que, al desplazarse longitudinalmente solidario con el elemento estructural al recibir éste los esfuerzos procedentes del impacto frontal de un vehículo, su sección intercepta, parcial o totalmente, la sección del perfil metálico deformable que está fijado, directamente o indirectamente, al terreno y, como consecuencia, le va produciendo al perfil deformable una deformación plástica que se propaga longitudinalmente a medida que el "ariete" se desplaza a lo largo de él.

Estado de la técnica

Existen en la práctica diversos tipos de sistemas de contención de vehículos, entendiendo por tales cualquier dispositivo instalado en los márgenes o mediana de una carretera cuya finalidad sea reducir la severidad del impacto de un vehículo que abandona errático la vía contra un obstáculo, desnivel u otro elemento de riesgo, sustituyendo el potencial impacto contra el elemento de riesgo por un choque más controlado con el propio sistema, de tal manera que se limiten los daños y lesiones tanto para sus ocupantes como para el resto de los usuarios de la carretera y otras personas u objetos situados en las proximidades.

El tipo de sistemas de contención más extendido son las barreras de seguridad longitudinales cuya función es la de proporcionar retención y redireccionamiento a un vehículo que, fuera de control, sale errático de la calzada, reduciendo así la gravedad de los accidentes producidos. Las barreras de seguridad están concebidas y diseñadas para recibir impactos laterales, es decir, para trayectorias de impacto que forman un cierto ángulo (< 25º) con el sistema.

En aquellas localizaciones en que es preciso proteger a los vehículos de un impacto frontal contra el obstáculo o elemento de riesgo del margen y tal protección no puede garantizarse con barreras longitudinales, se instalan otro tipo de dispositivos denominados "atenuadores de impactos" o también, a veces, "amortiguadores de impacto". Estos dispositivos se colocan interpuestos entre el obstáculo y la calzada con el objeto de reducir la severidad del impacto frontal del vehículo contra el obstáculo y funcionan, para ello, absorbiendo parte o toda la energía del impacto mediante un mecanismo adecuado que va actuando a medida que se deforman longitudinalmente, a modo de "acordeón". Como todos los atenuadores de impactos suelen tener una longitud inicial determinada, frecuentemente expuesta a la circulación, es preciso que se comporten como barreras de seguridad ante posibles impactos laterales. Por ello, los atenuadores de impacto que presentan la capacidad de contener lateralmente impactos, se denominan "redirectivos". La mayor parte de las aplicaciones de este tipo de sistemas requiere atenuadores "redirectivos".

Existen atenuadores de impacto móviles que van montados sobre un vehículo pesado o un carro rodante similar y que una vez el vehículo pesado se detiene protegiendo un área por delante, el atenuador móvil se coloca en posición por detrás del vehículo pesado para reducir la severidad de los impactos frontales de otros vehículos que pudieran chocar contra el vehículo pesado fijo. Este tipo de atenuadores de impactos móviles (denominados en inglés "Truck Mounted Attenuators" ó TMA) suelen emplearse para proteger zonas de obras en carretera.

Otro tipo de sistemas de contención que deben proteger a los vehículos ante impactos frontales de vehículos son los terminales de barrera con absorción de energía ("TAE"). Estos dispositivos son terminaciones específicas de tramos longitudinales de barreras de seguridad, en sus extremos, que protegen al vehículo del impacto frontal contra la terminación de la propia barrera (que está diseñada sólo para impactos laterales), reduciendo así la severidad del mismo. Los "TAE", al igual que los atenuadores de impactos, funcionan mediante un mecanismo de absorción de la energía cinética que va actuando a medida que el vehículo deforma el "TAE" longitudinalmente hasta su completa detención.

En la actualidad, existen diversos modelos de atenuadores de impactos en función del mecanismo de absorción de la energía cinética que emplean en cada caso: bloques o cajas de materiales plásticos, espumas, "air-bags", conjuntos de tubos de aluminio, ... dispuestos entre marcos metálicos que, ante el impacto frontal del vehículo, se desplazan longitudinalmente a lo largo del atenuador "comprimiendo" los citados bloques, bidones rellenos, cilindros de eje vertical fabricados en acero o con materiales plásticos elastoméricos, flejes de acero ranurados dispuestos longitudinalmente entre perfiles que son "cortados" por cuchillas que se desplazan como consecuencia del impacto del vehículo ... etc.

El empleo de uno u otro mecanismo de absorción de energía en un sistema de contención, según su composición material, configuración y modo de funcionamiento, determina:

- El rendimiento controlado de la absorción energética y la longitud mínima del sistema. En teoría, se consideraría más eficaz aquél mecanismo que fuera capaz de absorber más energía cinética por unidad de longitud, lo cual posibilitaría una menor longitud de sistema, menor coste y mejor adaptación al espacio disponible, para una energía cinética de impacto determinada. Ahora bien, la desaceleración del vehículo hasta su detención debe conseguirse dentro de unos ciertos límites máximos pues, de lo contrario, existe el riesgo de producir lesiones a los ocupantes del vehículo y, además, el grado de deformación resultante en el vehículo no debe ser tal que se afecte la zona del habitáculo. Por ello, el mecanismo de absorción de energía debe ser, por un lado, lo más eficaz posible y, por el otro, suficientemente controlado para que en ningún momento se superen los niveles de desaceleración máxima admisibles ni se alcancen deformaciones excesivas en el vehículo.

- Durabilidad. El mecanismo debe estar compuesto por materiales y configurado de tal manera que garantice una vida útil razonable, es decir, un periodo de tiempo en el que mantiene sus prestaciones ante impacto de vehículos. Los plásticos, espumas, ... etc no suelen garantizar vidas útiles suficientemente largas comparadas con la durabilidad de las barreras de seguridad que están fabricadas en acero galvanizado o bien no ofrecen un comportamiento estable en el tiempo, como en el caso de los "air-bags" y algunos materiales plásticos o espumas. Sólo los sistemas fabricados íntegramente a partir de acero galvanizado pueden garantizar durabilidades similares a las de las barreras metálicas.

- Coste económico. El rendimiento del sistema de absorción en este tipo de sistemas de contención se debe conseguir con unos costes razonables. El empleo de materiales excesivamente costosos, tales como el "panel en celda de abeja" de aluminio o algunas espumas, conducen a sistemas muy costosos, reduciendo su ratio de beneficio/coste que es fundamental para su aplicación en seguridad vial. El mecanismo de absorción de energía de tales sistemas debe estar fabricado en un material y configurado de tal manera que su coste se mantenga en un rango razonable. El acero galvanizado es un material común y económico, siempre y cuando la configuración del sistema no sea muy compleja pues, en tal caso, la economía del material se vería perjudicada por unos elevados costes de fabricación.

- Facilidad de reparación. Los atenuadores de impacto suelen ser dispositivos de coste elevado en comparación con otros sistemas de contención. Por ello, se diseñan normalmente para que puedan resistir más de un impacto de vehículo sin necesidad de reponer el sistema completo. En este sentido, el mecanismo de absorción...

 


Reivindicaciones:

1. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, que se caracteriza porque está constituido por un cuerpo rígido a modo de elemento de impacto o ariete (1) y un perfil metálico longitudinal deformable (2) dispuestos en el sistema de contención con la sección transversal del ariete (1) interceptando, parcial o totalmente, la sección transversal del perfil deformable (2), estando el ariete (1) unido, directa o indirectamente, a un elemento estructural (3) del sistema de contención que es capaz de desplazarse longitudinalmente a lo largo del mismo como consecuencia del impacto de un vehículo (5) contra el sistema de contención, estando el perfil deformable (2) unido, directa o indirectamente, al terreno o suelo (4) de tal manera que, ante el impacto frontal de un vehículo (5) contra el elemento estructural (3), el ariete (1) se desplaza en la dirección paralela al eje (20) del perfil deformable (2) que permanece estático, produciéndole a una, varias o a todas las partes de dicho perfil deformaciones plásticas que se van propagando a lo largo del perfil deformable (2), a medida que el ariete (1) se desplaza longitudinalmente a lo largo de dicho perfil deformable (2).

2. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según la reivindicación 1ª, que se caracteriza porque el perfil deformable (2) está descompuesto, a su vez, en dos o más tramos (2') (2'') consecutivos, dispuestos longitudinalmente uno a continuación del otro, los cuales pueden presentar, unos con respecto a otros, diferente dimensión de una o de varias de las partes o caras que forman su sección o bien diferente espesor, o bien diferentes dimensiones de caras de sección y diferente espesor.

3. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el perfil deformable (2) presenta a lo largo de parte (2''') o de toda la longitud de un mismo tramo, una o varias caras cuya longitud va aumentando progresivamente hasta alcanzar un valor constante.

4. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el perfil deformable (2) es un perfil abierto, preferentemente de sección en forma de "U", de "C", de "sigma", de "omega", de "doble onda", de "triple onda" o de cualquier combinación de las anteriores.

5. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según la reivindicación 4ª, que se caracteriza porque el ariete (1) está constituido por una placa de base (10) que sirve de soporte a un núcleo (8) cuya parte anterior tiene forma de cuña y a dos alas (9) en sus extremos, superior e inferior, que no cubren toda la longitud del ariete (1), quedando en la parte posterior del mismo dos aberturas (12).

6. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según las reivindicaciones 4ª y 5ª, que se caracteriza porque la altura del alma o lomo del perfil deformable (2) es mayor que la altura de la parte anterior en cuña del núcleo (8) del ariete (1) pero menor que la altura de la parte posterior de dicho núcleo (8) de tal manera que, al disponerse en el sistema el ariete (1) con la base (10) enfrentada al lomo o alma del perfil deformable (2) y, a medida que el ariete (1) se desplaza longitudinalmente a lo largo del perfil deformable (2), las superficies de ataque en cuña (11) del núcleo (8) del ariete (1) obligan a las alas del perfil deformable (2) a abrirse y desplegarse, deformándose plásticamente, saliendo ambas alas deformadas del perfil (2) por las aberturas (12) de la parte posterior del ariete (1).

7. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según cualquiera de las reivindicaciones 1ª, 2ª y 3ª, que se caracteriza porque el perfil deformable (2) es un perfil cerrado o tubular (13) o un perfil con una parte cerrada o tubular, de manera que la deformación plástica del mismo por el ariete (1), al desplazarse éste a lo largo del perfil deformable (13), se produce por aplastamiento, parcial o total, del perfil (13).

8. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el perfil metálico deformable (2) está unido rígidamente a otro perfil metálico (6) dispuesto longitudinalmente en el sistema de contención, con su eje longitudinal paralelo al eje (20) del perfil deformable (2), estando dicho perfil (6) anclado, directa o indirectamente, en el terreno o suelo (4).

9. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según la reivindicación 8ª, que se caracteriza porque sobre un mismo perfil de guía (6) se fijan dos o más perfiles deformables (2).

10. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según cualquiera de las reivindicaciones 8ª y 9ª, que se caracteriza porque el perfil de guía (6) está dispuesto en el sistema de contención de tal manera que, ante el impacto frontal de un vehículo, el elemento estructural (3) desliza tomando como guía, apoyo o corredera al perfil de guía (6), durante todo o parte del desplazamiento del ariete (1) a lo largo del perfil deformable (2).

11. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según cualquiera de las reivindicaciones 8ª, 9ª y 10ª, que se caracteriza porque el perfil de guía (6) presenta una sección en forma de "H", de "U", de "C", de "omega" o de "sigma", con el perfil deformable (2) fijado al alma o lomo del perfil de guía (6) de manera que tanto el ariete (1) como el perfil deformable (2) quedan situados, total o parcialmente, en la garganta del perfil de guía (6).

12. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según cualquiera de las reivindicaciones 8ª, 9ª, 10ª y 11ª, que se caracteriza porque está compuesto por dos o más perfiles guía (6) dispuestos en paralelo.

13. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el conjunto formado por el perfil o perfiles deformables (2) y el perfil o perfiles de guía (6) constituye la base estática del sistema de contención, estando anclado dicho conjunto al terreno (4) por medios adecuados de fijación (15) y porque el conjunto formado por el ariete o arietes (1) y el elemento estructural (3) constituye parte de la estructura móvil del sistema de contención, capaz de desplazarse longitudinalmente sobre la base estática al recibir el impacto frontal de un vehículo.

14. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el ariete (1) es, a su vez, el elemento estructural (3) destinado a recibir el impacto frontal del vehículo y, por consiguiente, el ariete (1) y el elemento estructural (3) están materializados en un mismo elemento.

15. Mecanismo para la absorción de la energía cinética del impacto frontal de un vehículo contra un sistema de contención de vehículos, tal como un atenuador de impactos o terminal de barrera, de uso en márgenes y medianas de carreteras, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque el ariete (1) está constituido por un material metálico.


 

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