新型防撞垫安全性能仿真与试验

为降低公路交通分流处车辆碰撞护栏端部事故的严重性,结合对防撞垫缓冲吸能原理的分析,设计出一种新型防撞垫结构,通过有限元仿真模拟和实车碰撞试验进行防撞垫安全性能分析与评价。结果表明:设计的防撞垫结构能够防护1.5t的小客车以60km/h速度正面碰撞,碰撞后车辆安全停止,停车位置满足导向驶出框要求,防撞垫的变形形态符合设计预想的缓冲吸能机理,乘员碰撞速度、乘员碰撞后加速度以及假人测试结果均满足乘员风险指标要求,试验结果和仿真结果具有较好的一致性,部分量化指标的误差在10%以内。研究结果为设计人员提供了一种可供选择的防撞垫结构,应用后必将提高公路交通分流处的安全防护水平。     

立柱插入式组合式桥梁护栏安全性能试验研究

为了提高桥梁护栏的安全防护能力,设计一种设计防护等级五(SA)级的立柱插入式组合式桥梁护栏。按照《公路护栏安全性能评价标准》规定的规定,采用车重1. 5t车速100km/h的小客车、车重14t车速80km/h的大客车、车重25t车速60km/h的大货车进行实车碰撞试验,考察该护栏的安全性能和验证其防护等级。试验结果表明:该立柱插入式组合式桥梁护栏的拦截功能、导向功能、缓冲功能满足标准要求,防护等级达到五(SA)级。     

缆索护栏安全性能研究

缆索护栏是柔性护栏的一种,具有缓冲能力强、适应性强、造价低、美观通透等优点,在国内外曾经使用过,最根本的是它对车辆及乘原的安全性能。本文通过实车与多种结构的足尺缆索护栏进行碰撞试验,对获得的碰撞车辆和假人各项试验数据进行分析,能够较为准确的研究缆索护栏安全性能,总结缆索护栏的优缺点以及近年来在国内的应用情况。结果表明缆索护栏具有很广泛的应用前景,而其安全防护性能需要更深一步进行研究。     

高防护等级景观桥梁钢护栏的结构优化与评价

针对人本型高防护等级景观桥梁钢护栏建立有限元仿真模型,采用LS-DYNA显式有限元程序进行求解,对护栏结构进行优化研究和初步验证,最后根据试验碰撞条件利用实车碰撞试验对护栏进行最终安全评价。实车碰撞试验结果表明:碰撞后车辆能够恢复正常行驶姿态,各项评价指标均满足评价标准要求,护栏防护能力达到现行规范规定的最高防护等级HA级(防护碰撞能量760k J)。     

在役旧桥梁组合式护栏升级改造研究

为提升在役旧桥梁组合式护栏的防护能力,采用计算机仿真模拟与实车足尺碰撞试验相结合的方法,对改造前原护栏结构安全防护能力进行分析,在此基础上提出3种桥梁组合式护栏升级改造方案,并利用经过碰撞试验校核的有限元仿真模型对改造方案进行了系统的安全性能评估。结果表明:3种改造方案仿真结果各项安全指标均满足JTG B05-01-2013《公路护栏安全性能评价标准》要求,其中钢结构加强改造方案达到SA防护等级要求,防护能量为400 kJ;植筋加高式改造方案与包封式改造方案均达到SS防护等级要求,防护能量为520 kJ。研究成果对于完善在役旧桥梁护栏设施和提升公路桥梁通行防护能力具有较好的借鉴意义。     

高速公路中央分隔带景观混凝土护栏结构研究与安全性能评价

为提高中央分隔带护栏防护能力,改善现有中央分隔带混凝土护栏景观效果及连接构件耐久性,通过对混凝土护栏的景观造型及纵向连接方式的改进,采用三维效果图、1∶1模型制作、计算机仿真计算、实车足尺碰撞试验等方法,提出了一种墙体设置长圆孔及纵向采用错台搭接方式连接的新型中央分隔带景观混凝土护栏结构。根据新颁布的护栏安全性能评价标准对护栏结构进行实车碰撞试验表明,车辆碰撞护栏后能够平稳驶出,并能够恢复正常行驶姿态,各项指标均满足评价标准要求,护栏防护等级达到SAm级(防护能量400k J)。可见新型中央分隔带景观混凝土护栏满足安全目标要求,可在实际工程中应用。     

HA级三横梁组合式桥梁护栏设计优化

为提升一些特殊危险路段公路护栏对于大型车辆的防护能力,依据相关标准及规范规定,结合经实车碰撞试验验证的某三横梁组合式桥梁护栏结构,通过优化施工方便性与经济性,提出一种三横梁组合式护栏优化结构,并采用有限元仿真的技术手段,对其安全防护性能进行分析,结果表明:优化结构具有与通过碰撞试验验证的桥梁护栏相当或略优的安全性能指标,防护等级可达到HA级。研究结果能够在特殊危险路段对大型车辆形成良好防护,可有效降低由于大型运输车辆穿越或翻越桥侧护栏坠落桥下的事故严重程度。     

高速公路组合型波形板活动式钢护栏开发

根据高速公路实际使用需求开发了一种组合型波形板活动式钢护栏,设置在中央分隔带开口处.基于现行规范的要求确定了碰撞试验条件和安全性能评价标准,采用有限元软件IS-DYNA对车辆-活动护栏的碰撞过程进行了数值模拟,并开展了实车碰撞试验对活动护栏的防护能力进行验证.试验结果表明:该活动护栏的碰撞能量达到l60kJ,满足Am级...     

车辆与弯道混凝土护栏碰撞的动态数值模拟及试验

对车辆与弯道混凝土护栏碰撞动态数值模拟结果和实车足尺碰撞试验结果进行对比分析，从车辆行驶轨迹、乘员冲击加速度以及车辆损伤形态3个方面，验证了动态数值模拟的准确性，并分析了弯道混凝土护栏曲线半径对乘员碰撞过程中所承受冲击加速度的影响；得到乘员风险的最不利护栏半径。结果表明：有限元仿真是进行汽车护栏碰撞研究的有效方法；弯道处护栏的形式对碰撞时乘员的安全有很大影响。     

基于计算机仿真的双层高架特大桥护栏研发

洛塘河双层高架特大桥为我国首座双层高架特大桥,需要设计一种高防撞等级桥梁护栏以满足其安全防护要求。结合现场交通条件调查和现行标准规范确定出护栏的碰撞条件和安全性能评价标准,综合考虑安全防护、景观以及经济性等因素,提出一种上部采用耐冲击钢材、下部采用钢筋混凝土墙体的组合式桥梁护栏,采用经过实车足尺碰撞试验校核的计算机仿真模型对护栏结构进行安全性能评价,分析结果表明,新型护栏可对碰撞能量520kJ的大客车、碰撞能量650kJ的整体式大货车以及碰撞能量894kJ的拖挂式货车均进行有效防护。护栏各项性能指标均满足评价标准要求,碰撞能量高于现行标准要求。     

乘用车后碰撞安全模拟与结构设计研究

针对我国乘用车后碰撞燃油系统安全要求的强制性标准,研究了乘用车后碰撞安全的一般设计方法。通过某车型三厢改两厢的改型开发案例,利用有限元分析方法,分析验证了改型车的燃油系统安全性。从中总结了乘用车后碰撞安全结构设计的一些原则与要点。     

一级公路改建高速公路中分带再利用护栏研究

某一级公路改建为高速公路,为缩短施工周期、降低工程造价,同时兼顾路面加铺工况,经过充分研究,在可再次使用原中央分隔带两波形梁护栏和路侧护栏结构的基础上,提出一种中分带再利用护栏。该结构采用计算机仿真方法进行安全性评估,并已通过实车足尺碰撞试验。试验结果表明,中分带再利用护栏防护等级达到三（Am）级,阻挡功能、缓冲功能、导向功能均满足要求,护栏安全性能可靠。该再利用护栏已在实际工程中应用,不仅提高了中央分隔带护栏的安全防护能力,而且取得良好的经济效益。     

道路分隔栏的安全性能评价研究

通过对道路分隔栏的实际应用情况与车辆碰撞事故特征分析,在借鉴国内外相关规范的基础上,从碰撞车型、碰撞质量、碰撞速度、碰撞角度、碰撞点位置等因素出发,结合分隔栏事故特征和车辆乘员安全指标,研究确定了道路分隔栏的碰撞试验参数与安全性能评价标准,并利用该试验参数和评价标准,通过有限元仿真技术手段对目前常见的道路分隔栏结构进行了安全性能评价。研究表明：在车辆碰撞分隔栏的事故中,事故车辆主要为小型客车,且分隔栏杆侵入乘员舱造成人员伤害的案例较多,而其他类型伤害较少,因此分隔栏在实际使用中应主要考察车辆碰撞时分隔栏及其构件因为刺入乘员舱对乘员伤害的可能;在1.5 t小客车以60 km/h速度正碰条件下,某常用道路分隔栏的横向杆件侵入了车辆乘员舱,其安全性能不满足评价标准要求。研究成果为道路分隔栏安全性能评价标准的制定提供了一定借鉴作用。     

汽车正面碰撞后排小体位假人伤害研究及优化

提出了一种相应的伤害优化方案,基于 C-NACP正面碰撞工况搭建碰撞分析模型,同时通过与正面 100% 重叠刚性壁障碰撞试验的 Hybrid Ⅱ 5th女性假人试验数据进行对比来验证模型的可靠性。基于对标结果进行优化设计,对比分析不同优化方案对乘员安全性的影响趋势。确定优化方案,即增加碰撞锁止锁舌、线性预紧器配置,增加座椅刚度,调整安全带限力值。与原始方案相比,在碰撞过程中后排女性假人总体得分提升84%。根据C-NCAP星级评定规程,此后排女性假人得分高于94%,成绩优秀,验证了方案的有效性,可为后排小体位假人伤害的优化研究提供参考。     

基于车内瞬变压力变化的400 km/h高速铁路隧道净空面积探讨

为推进中国高速铁路隧道技术标准深化研究,开展400 km/h隧道结构设计参数的研究工作,而隧道净空面积为其中的一项重要内容。为尝试从列车内部瞬变压力角度得到400 km/h高速铁路隧道净空面积,建立基于舒适度标准的高速铁路隧道净空面积确定方法,以控制工况为基础,通过计算和分析,从列车密封性能方面讨论维持现有隧道净空断面的可能性,并研究提出400 km/h隧道净空断面建议值。主要结论有:1)现有350 km/h单线隧道以400 km/h运营时,列车动态密封指数最低为22 s,车内瞬变压力超标的可能性较大; 2)400 km/h单、双线隧道净空面积建议值分别为85 m~2和100 m~2,对应的列车动态密封指数最低为18 s,更加符合现有标准对列车密封性能的要求,车内瞬变压力超标的可能性大幅降低; 3)提出的400 km/h高速铁路隧道净空面积建议值和对应的密封性能要求可为有关标准、规范的制订提供参考。     

基于乘用车内部凸出物试验测评方法研究

目前,国内外有关汽车内部凸出物试验的标准中均只将假人头部作为参考指标;而正面碰撞法规和C-NCAP(2021版)中均将假人的头、颈、胸、骨盆、腿等部位损伤值作为衡量汽车安全性能优劣的重要评价指标。本文通过滑台碰撞试验方法,对汽车内部凸出物试验测评方法进行研究;结果显示:假人的头、颈、胸、腿部均受到不同程度的损伤;尤其是95th假人的骨盆位移量过大,造成假人下半身受到损伤更为严重。因此,本文建议乘用车内部凸出物试验测评方法中,应适度考量假人多个部位及其损伤指标,旨在不断完善我国汽车安全标准体系,进一步提升汽车安全性能,更好地保护驾乘人员的乘车安全。     

新型柔性护栏设计与施工的应用性研究

新型柔性护栏作为长湘高速公路“两型”科技示范工程的课题成果已完成实验研究、法规性实车碰撞验收及相关结题工作。基于该研究成果,提出了长湘高速护栏立柱、钢丝绳及锚端的设计方案及施工方法,并重点进行了锚端设计原理分析,以期达到该成果产品化和规范化要求,从而实现防护安全、生态和谐、资源节约的综合效益目标。     

高速公路与铁路并行路段防撞挡墙设计研究

针对高速公路与铁路并行路段，既有高速公路通行的大型车辆会对铁路路基存在潜在安全隐患的问题，通过在高速公路路肩处设置波形护栏和混凝土挡墙，以防止车辆对铁路路基造成破坏。结合实际情况，建立了车辆-挡墙碰撞模型，通过分析挡墙的极限受力，确定了最大安全撞击力，再由碰撞力计算公式反求得到车辆的初始碰撞限速和车辆限重。计算结果表明:对通过高速公路毗邻铁路路基段载重货车及大型客车进行适当限速和限重，并设置SS级波形护栏及混凝土防撞挡墙,可以起到保护铁路路基安全的作用。     

乘用车追尾碰撞仿真研究

按照我国乘用车追尾碰撞燃油系统安全法规,针对某款乘用车建立有限元模型,并进行追尾碰撞仿真研究,分析验证其燃油系统的安全性。仿真结果为今后的汽车追尾碰撞仿真及尾部耐撞性研究提供了借鉴。     

高速公路中央分隔带易开型防撞活动护栏碰撞仿真

针对目前国内高速公路中央分隔带开口处活动护栏所存在的安全隐患,提出了一种中央分隔带活动护栏型式,并建立了新型活动护栏的有限元模型。基于HYPERMESH与LS-DYNA软件平台,以HYPERMESH进行前处理,LS-DYNA作为求解器,采用1.5 t皮卡车和10 t货车的有限元模型,分别以侧向碰撞角度20°、速度100 km/h和碰撞角度20°、速度60 km/h为碰撞条件进行了汽车-护栏碰撞仿真。仿真结果表明,该活动护栏满足160 kJ碰撞能量的Am级防撞要求;三向加速度均不大于规定值20 g,最大动态横向位移均小于规定值1.5 m。此新型高速公路中央分隔带活动护栏可以有效地阻挡车辆,并且对车辆具有导向性,使车辆回到正确的行驶方向,在保障乘员安全同时还能减少对车辆的损坏。