Bariery energochłonne – jak działają i gdzie są wykorzystywane?

Bariery energochłonne, dzięki swojej zdolności do pochłaniania energii uderzenia, minimalizują skutki wypadków oraz chronią życie uczestników ruchu. W tym artykule omówimy sposób działania tych systemów bezpieczeństwa, zastanowimy się, gdzie są najbardziej potrzebne oraz jakie są główne korzyści ich stosowania. Zagłębimy się także w tajniki ich budowy na przykładzie różnych typów konstrukcji i omówimy rolę barier ochronnych w przyszłej infrastrukturze drogowej. Zapraszamy do lektury!

Jak działają bariery ochronne?

Bariery energochłonne to element infrastruktury drogowej, którego głównym zadaniem jest ochrona życia i zdrowia uczestników ruchu w przypadku wystąpienia kolizji. Świadomy rozwój technologii projektowania barier ochronnych opartej na badaniach zderzeniowych jest stosunkowo młodą dziedziną, stąd też śmiało, można te wyroby zaliczyć do grupy rozwiązań innowacyjnych. Ich działanie polega na pochłanianiu energii kinetycznej pojazdu w trakcie uderzenia. W momencie, gdy dochodzi do kolizji, konstrukcje te pod wpływem uderzenia pojazdu w kontrolowany sposób odkształcają się, przez co następuje oczekiwane rozproszenie energii w taki sposób, aby ograniczyć niekorzystne skutki kolizji. Do produkcji systemów barier ochronnych wykorzystuje się specjalnie dobrane materiały i elementy konstrukcyjne, które zaprojektowane są w taki sposób, aby zminimalizować niepożądane następstwa uderzenia pojazdu. Dzięki temu bariery energochłonne są w stanie znacząco ograniczyć skutki kolizji, poprzez ograniczenie ryzyka wystąpienia poważnych obrażeń u osób przebywających w aucie, jednocześnie chroniąc obiekty i użytkowników drogi za barierą.

Mechanizm działania barier energochłonnych oparty jest na fizycznych właściwościach materiałów, które cechują się najlepszą zdolnością do absorbowania energii, takich jak stal, beton lub tworzywa sztuczne. Pomimo nieskomplikowanej filozofii działania odpowiednio dobrane bariery ochronne cechują się wysoką skutecznością działania. Podczas uderzenia pojazdu jego energia kinetyczna jest przekazywana na konstrukcję bariery, która jednocześnie zmienia jej formę, ulegając zamierzonemu odkształceniu oraz przekazuje ją na podłoże. Proces przejmowania energii uderzenia przebiega w sposób zamierzony, potwierdzonymi uprzednimi badaniami normowymi konstrukcji barier dopuszczonych do stosowania. W efekcie znacząco zmniejsza się ryzyko wystąpienia poważnych uszkodzeń pojazdu i obrażeń osób w nim przebywających. Dzięki temu jako rozwiązanie bezdyskusyjnie poprawiające bezpieczeństwo ruchu bariery energochłonne są powszechnie stosowane na drogach i w miejscach, gdzie notuje się duże prawdopodobieństwo wystąpienia kolizji. Ich użycie w miejscach potencjalnie niebezpiecznych jest wymagane przez obowiązujące przepisy prawa.

Gdzie stosuje się bariery ochronne?

Te niezwykle istotne elementy infrastruktury drogowej znajdują zastosowanie w miejscach, w których ryzyko wystąpienia kolizji pojazdów oraz ich następstw bezdyskusyjnie stanowi większe zagrożenie niż uderzenie w barierę, ponieważ właśnie tam działanie systemów powstrzymujących pojazdy w sposób niebudzący wątpliwości pozwala na  ratowanie zdrowia, życia i mienia przez minimalizowanie skutków kolizji. Dzięki zdolności pochłaniania energii kinetycznej pojazdu bariery ochronne doskonale sprawdzają się na obszarach, gdzie istnieje zwiększone prawdopodobieństwo wystąpienia niebezpiecznych zdarzeń drogowych związanych z opuszczeniem przez pojazd prawidłowego toru jazdy.

Miejsca, w których szczególnie wykorzystuje się bariery energochłonne, obejmują:

• Autostrady i drogi ekspresowe – długie odcinki dróg, gdzie rozwijane prędkości są wysokie, a niewielki błąd może prowadzić do poważnych wypadków.

• Obwodnice – obszary o dużym natężeniu ruchu, gdzie złożone struktury drogowe i przeplatanie się ruchu lokalnego z tranzytowym dodatkowo zwiększają ryzyko wystąpienia kolizji.

• Miejsca o podwyższonym ryzyku zjechania pojazdu z drogi – takie jak kręte odcinki dróg o ograniczonej widoczności, skrzyżowania dróg, węzły drogowe, mosty czy wiadukty.

• Obszary i obiekty wymagające zabezpieczenia przez pojazdami – intensywnie użytkowane miejsca skupisk ludzkich, stacje paliwowe, MOP-y, urządzenia chemiczne i gazowe zagrażające wybuchem, linie kolejowe, konstrukcje inżynierskie i budowle zagrażające zawaleniem na skutek uderzenia w nie pojazdu.

• Miejsca występowania obiektów stanowiących zagrożenie dla osób przebywających w pojeździe w przypadku uderzenia – takie jak: masywne konstrukcje, słupy, drzewa, podpory obiektów inżynierskich, ekrany akustyczne), itp.

• Obszary robót drogowych – gdzie zmieniające się warunki drogowe i tymczasowe przeszkody mogą sprzyjać wypadkom.

Dzięki właściwemu umieszczeniu barier energochłonnych w takich miejscach zwiększa się poziom bezpieczeństwa na drogach. Tym sposobem życie i zdrowie uczestników ruchu jest należycie chronione.

Zalety stosowania barier ochronnych

Bariery ochronne dzięki swoim zdolnościom absorpcyjnym redukują skutki kolizji poprzez efektywne pochłanianie energii kinetycznej. Bariera ochronna jest urządzeniem bezpieczeństwa ruchu drogowego, jednak nie należy zapominać, iż jest także fizyczną przeszkodą, która w przypadku uderzenia w nią pojazdu stanowić może zagrożenie dla zdrowia lub życia uczestników ruchu drogowego. Dlatego bariery ochronne są stosowane wówczas, gdy ich brak mógłby mieć bardziej negatywne skutki dla pasażerów pojazdu oraz dla osób i obiektów znajdujących się w obszarze zagrożonym uderzeniem, niż w przypadku użycia tej konstrukcji. W praktyce oznacza to mniejsze ryzyko wystąpienia poważnych obrażeń pasażerów i kierowców oraz zminimalizowanie uszkodzeń pojazdów niż w sytuacji, w której przez jej brak dopuszczono by do możliwości niekontrolowanego wyjechania pojazdu z jezdni. Z tego powodu bariery ochronne są istotnym elementem współczesnych nowoczesnych standardów wyposażenia infrastruktury drogowej i odgrywają ważną rolę w miejscach o szczególnym ryzyku wypadków. Ma to bezpośredni wpływ na zmniejszenie liczby tragicznych zdarzeń na drogach.

Kolejną zaletą barier drogowych energochłonnych jest ich szeroki zakres stosowania – odpowiednio dobrane konstrukcje mogą być instalowane na autostradach, obwodnicach, węzłach drogowych, mostach wiaduktach, w pobliżu zakrętów oraz w miejscach z ograniczoną widocznością czy skrzyżowaniach. Ich właściwe rozmieszczenie nie tylko znacząco zwiększa bezpieczeństwo, ale również w pewnych sytuacjach umożliwia poprawę płynności ruchu drogowego dzięki jego skanalizowaniu. Jest to aspekt nie do przecenienia, zwłaszcza na szczególnie intensywnie uczęszczanych trasach. Dzięki użyciu barier ochronnych współczesna infrastruktura drogowa, która z każdym rokiem staje się coraz bardziej zaawansowana, jest w pełni dostosowana do rosnących wymagań nowoczesnego transportu, dzięki zapewnieniu bezpieczeństwa podróżujących nią użytkowników i związanego z tym ogólnego komfortu.

Różne rodzaje barier energochłonnych

Najpopularniejsze typy barier energochłonnych to konstrukcje stalowe, betonowe. Trwają także prace nad systemami zbudowanymi z materiałów kompozytowych. Każda z nich jest wykorzystywana w innych miejscach, w zależności od potrzeb, uwarunkowań technicznych  i wymaganego poziomu ochrony. Bariery stalowe, z uwagi na szeroki wachlarz parametrów kolizyjnych możliwych do uzyskania dla systemów zbudowanych z powtarzalnych modułowych elementów mają najbardziej uniwersalne zastosowanie. Ich montaż nie wymaga stosowania ciężkiego sprzętu, a czynności konserwacyjne i naprawy po kolizjach może wykonać w zasadzie dowolna firma mająca doświadczenie w serwisowaniu urządzeń BRD. Konstrukcje betonowe są wykorzystywane w sytuacjach, w których konieczne jest użycie rozwiązań o podwyższonej sztywności, w warunkach ograniczonej przestrzeni na odkształcenie bariery. Ich użycie wymaga odpowiedniego dowiązania do barier stalowych.

Dążenie do poprawy parametrów kolizyjnych oraz trwałości w badaniach nad rozwojem produktów coraz częściej skłania ku materiałom kompozytowym. Być może w przyszłości tego typu rozwiązania uda się wdrożyć do masowego użycia jako jeden z kolejnych standardów. Każdy z tych rodzajów barier ochronnych odpowiednio dobrany pozwala dostosować wymaganą ochronę kolizyjną do specyficznych wymagań danego odcinka drogi, co pozwala w maksymalny sposób wykorzystać zalety danego rozwiązania, poprawić efektywność ochrony kolizyjnej oraz w racjonalny sposób uwzględnić kryteria technologiczne. To wszystko sprawia, że wyposażone w odpowiednie urządzenia BRD drogi stają się bezpieczniejsze, a życie ich użytkowników jest należycie chronione.

Wyzwania i ograniczenia barier energochłonnych

Jednym z najważniejszych ograniczeń barier energochłonnych są koszty, zarówno związane z początkową instalacją, jak i regularną konserwacją. Bariery ochronne jako systemy powstrzymujące pojazdy, choć niezwykle skuteczne w minimalizowaniu skutków potencjalnych kolizji, wymagają znacznych nakładów finansowych. Wybór odpowiednich materiałów i technologii, które cechują się zdolnością do efektywnej absorpcji energii w połączeniu z odpowiednim doborem parametrów kolizyjnych, ma ogromny wpływ na ostateczne koszty całego projektu.

Kolejnym wyzwaniem jest zapewnienie właściwych czynności utrzymaniowych barier energochłonnych zainstalowanych na drogach, szczególnie w miejscach o szczególnie dużym natężeniu ruchu, gdzie statystycznie częściej dochodzi do uszkodzeń kolizyjnych wymagających późniejszej naprawy. Regularne przeglądy techniczne i naprawy uszkodzeń są niezbędne, aby utrzymać oczekiwany wysoki poziom skuteczności ochrony zapewnianej przez bariery i efektywnie zapewniać bezpieczeństwo użytkowników dróg. Wymaga to zaangażowania odpowiednich służb i środków, co wymaga zapewnienia wykwalifikowanego personelu służ utrzymaniowych oraz finansowania.

Przyszłość barier energochłonnych w infrastrukturze drogowej

Będąca kluczem do dynamicznego rozwoju gospodarczego rozbudowa sieci dróg i wynikające z tego dominujące znaczenie transportu drogowego dla funkcjonowania współczesnego społeczeństwa sprawiają, że systemy ochrony kolizyjnej pojazdów są wpisane na stałe jako nieodzowny element wyposażenia technicznego dróg.

Rozwój transportu i wzrost ruchu na drogach generują potrzebę dalszej modernizacji infrastruktury i stosowanych w niej technologii. Nie inaczej jest z barierami ochronnymi, których rozwiązania techniczne muszą się także stale rozwijać, aby nadążyć za rosnącymi potrzebami w zakresie BRD. W najbliższych latach można liczyć na dalszy postęp w projektowaniu nowych rozwiązań konstrukcyjnych oraz materiałowych, które w nowatorski sposób pozwolą na dalszy wzrost efektywności ochrony kolizyjnej pojazdów. Premiowane będą rozwiązania zapewniające jeszcze większą skuteczność powstrzymywania pojazdów dostosowaną do zmian w strukturze rodzajowej pojazdów na drogach przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji i utrzymania.