高等级公路路桥过渡段护栏结构设计

在分析高等级公路路桥过渡段护栏现状的基础上,总结讨论了其存在的主要问题。针对这些问题提出了路桥过渡段护栏的设计方案,设计出一种新型的半刚性护栏和刚性护栏平顺结合的路桥过渡段护栏。     

高等级公路路桥过渡段护栏结构设计

在分析高等级公路路桥过渡段护栏现状的基础上,总结讨论了其存在的主要问题。针对这些问题提出了路桥过渡段护栏的设计方案,设计出一种新型的半刚性护栏和刚性护栏平顺结合的路桥过渡段护栏。     

基于仿真分析的SB级旋转式护栏与A级波形梁护栏过渡段研究

针对现有SB级旋转式护栏与A级波形梁护栏过渡段设计存在刚度突变的问题,提出一种新型SB级护栏与A级波形梁护栏过渡结构。以计算机仿真分析为技术手段,建立有限元仿真模型,采用LS-DYNA显式有限元程序进行求解,对护栏过渡结构进行优化分析。根据仿真计算,车辆碰撞过渡段护栏后能够恢复正常行驶姿态,各项评价指标均满足现行评价标准要求,护栏防护能力达到现行《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013)规定的过渡段防护要求。     

新型柔性护栏矩形截面立柱优化

为找到新型柔性护栏碰撞安全性最好的护栏立柱截面,据中国新出台的评价标准,通过建立车辆、护栏有限元仿真模型,对新型柔性护栏碰撞安全性进行综合分析。基于UG建模、VPG前处理软件、LS-DYNA仿真软件,对所建"汽车-护栏"模型从车辆驶出驶离点后的运动轨迹、车体加速度等方面分析车辆撞击新型柔性护栏的碰撞安全性。并通过多轮数值正交试验设计的方法获得了护栏截面优化设计分析的最优截面,通过长沙理工大学大型结构碰撞试验室实车碰撞试验验证护栏对车辆的导向性。结果表明:仿真计算所得车辆碰撞后运行轨迹、车体加速度等护栏安全评价指标与试验结果一致,满足新法规评定标准要求。     

护栏过渡段应用泡沫铝改善防护能力方案研究

针对原有A级路基波形梁护栏与SB级桥梁混凝土护栏过渡段结构安全防护能力不满足现行标准的情况,提出在原有过渡段的基础上设计一种新型双波形截面的泡沫铝防护结构,基于全因子试验方法对材料性能与厚度因素设计9组优化工况.采用有限元仿真分析手段,通过LS--DYNA软件对车辆与护栏的碰撞过程进行求解,分别对优化前与9组优化工况后的过渡段防护水平进行安全性评价并确定最优参数组合的推荐方案.结果 表明:方案具有优异的吸能特性,优化后的过渡段各项安全性能评价指标均达到现行评价标准要求且防护水平等级由原有的A级提升到SB级.     

汽车与护栏碰撞立柱绊阻机理及防止措施

为研究汽车与公路护栏的碰撞安全性,按照国家公路护栏标准建立了波形梁板护栏的有限元模型,采用某款车型构建了汽车-护栏碰撞仿真模型,从车辆的运行轨迹、车辆质心加速度、护栏最大动态变形量和护栏各部件的吸能性对护栏进行分析,发现立柱对车轮的绊阻使车辆质心加速度超过了国家标准限值,对车内乘员的安全造成严重威胁。分析了立柱绊阻的机理,并设计了填充型立柱和N型弯曲立柱,通过仿真验证了两种改进立柱能明显改善汽车-护栏碰撞安全性。最后利用正交试验研究了护栏板厚度、立柱间距、立柱厚度和立柱结构对汽车-护栏碰撞安全性的影响,选取了最优参数组合。仿真验证的结果表明,经优化的护栏可有效避免或减少立柱绊阻,提高了护栏的碰撞安全性。     

半刚性三波护栏与客车碰撞的仿真分析

针对高速公路广泛使用的半刚性波形护栏建立“汽车-护栏”有限元模型,分析模拟BHI型防阻块三波护栏与客车的碰撞过程,并从护栏结构的完整性、乘员风险指标和车辆轨迹三个方面研究三波护栏对客车的防御能力。结果表明,BHI型三波护栏对客车有良好的防御与导向能力,充分发挥了护栏的作用。整个仿真过程与实际情况基本相符。应用有限元法进行护栏与车辆碰撞仿真模拟不仅具有重复性强的优点,还可以提供试验所无法得到的结果。     

高防护等级开口护栏端部结构设计及安全性评价

开口护栏端部与中央分隔带标准段护栏之间过渡连接的安全性是影响开口护栏防护功能完整性及中央分隔带防护体系功能连续性的关键。基于长益复线高速高防护等级开口护栏成果,结合中央分隔带标准段SAm级整体式F型混凝土护栏结构,遵循过渡合理、牢固连接、结构简单、经济适用的原则,采用理论分析、计算机仿真技术等方法,对开口护栏端部与标准段护栏的过渡连接结构进行了设计研究与优化,并通过实车足尺碰撞试验对其安全性能进行了评价。评价结果表明:高防护等级开口护栏端部结构设计合理,满足现行评价标准中五级(SA级)的安全性能指标要求。所得成果完善了中央分隔带开口处的安全防护性能,提升了高速公路整体运营安全水平。     

隧道入口护栏防护提升与乘员安全适应性分析

为提升高速公路隧道入口护栏的安全性能,采用调研分析、实车足尺碰撞试验和有限元仿真模拟综合研究方法,了解隧道入口护栏设置现状和安全防护提升需求,提出一种新型高防护等级金属梁柱式护栏,并给出其在隧道入口处的合理过渡设计。研究结果显示：护栏结构安全性能经实车碰撞试验验证,防护等级达到六（SS）级;护栏乘员安全适应性能经1.5 t小客车100 km/h和33 t大货车60 km/h以20°角碰撞模拟,车辆碰撞护栏时假人头部性能指标HPC均小于1 000,假人胸部压缩指标THCC均小于75 mm,假人大腿压缩力指标FFC均小于10 kN,假人各项性能指标均满足要求,护栏方案对车辆乘员安全适应性能较优,能够较好地保护车内乘员安全。研究为隧道入口护栏的安全性能提升及实际工程应用提供了有价值的参考。     

波形梁半刚性护栏与汽车碰撞的仿真分析及其结构优化

针对高速公路广泛使用的波形梁半刚性护栏建立“护栏—汽车”碰撞体系耦合动力学有限元模型,研究护栏立柱对汽车绊阻效应的形成过程,提出解除护栏立柱对汽车绊阻效应的一种有效方法。     

新型碰撞吸能机构的设计及仿真研究

针对汽车碰撞中乘员的安全性，对原来汽车车架前纵梁（即碰撞吸能区）进行了改进，设计出一种新型可拆装式汽车用安全碰撞吸能机构．利用模拟仿真ANSYS／LS—DYNA软件对其进行了建模和仿真．结果表明该结构在碰撞时产生合理的塑性变形，能达到有效吸收能量的目的。     

Conceptual design of high-speed semi-low-floor bogie for train-tram

Train-tram railway vehicles implement the connection between urban tramlines and the surrounding railway network. Train-tram railway vehicles, which use existing infrastructure, can help to avoid large investments in new railways or tramlines and make interchanges between city center and surrounding cities unnecessary. However, present train-tram rail vehicle cannot carry out the integration of operating by means of high speed in intercity railways with operating on small radius of curvature in inner city tramlines. This paper aims to develop a new model for solid wheelsets train-tram railway vehicles, which will not only pass the curve of 25mR radius of curvature traveling on inner city tramlines with the speed of 18 km/h, but also can travel on straight railway with 200 km/h high speed between intercity. In this paper, a new train-tram model, including five car-body and five motor bogies with ten traction motors, is addressed. Expect as a real rail vehicle testing, this study prefer virtual simulation, which is an effective way to show the rail vehicle performance, such as ride stability, ride comfort and ride safety, by means of evaluating the dynamic characteristics of rail vehicle. Moreover, Design of Experiment (DOE) method is used to optimize solid wheelsets bogie system on improving passenger comfort, safety and stability of train-tram. Parameters of components of bogie system are tuned to minimize the derailment coefficient and the ride comfort index. The results shows that the best comfort index for passenger and minimum derailment coefficient are found. The results also show that this optimized new train-tram model is reliable and practical enough to be applied on real rail vehicle design.     

轨道过渡段沉降不平顺对车体振动影响研究

为研究过渡段不同弯折角对车体振动影响,以日常保养、舒适度、安全管理、限速管理等指标限制过渡段的沉降差。通过建立新型车辆单元模型,推导车辆系统振动有限元方程,采用Newmark数值积分方法并借助Matlab编程求解,得出三种速度工况下四大管理指标对应的过渡段弯折角限值。     

On the overriding issue of train front end collision in rail vehicle dynamics

A three-dimensional dynamic model of crashed vehicles coupled with moving tracks is developed to research the dynamic behaviour of the train front end collision on tangent tracks. The three-dimensional dynamic model consists of a crashed vehicle model, moving track models, a simple wheel–rail contact model, a velocity-based coupler model and the model of energy absorption and anti-climbing devices. The vector method dealing with the nonlinear wheel–rail geometry is put forward in the paper. The developed model is applicable in the scope that central collisions occur on tangent tracks at low speeds. The examples of the vehicle impacting with a rigid wall and the train front end collision are carried out to obtain the dynamic responses of vehicles. The overriding issue is studied on the basis of the wheel rise in train collisions. The results show that the second bogie of the first colliding vehicle possesses the maximal wheel rise. The wheel rise increases with the increase of vehicles. However, the number of vehicles has tiny influence on the overriding in train collisions at low speeds. On the contrary, the impact speed has significant influence on the overriding in train collisions. The wheel rise increases rapidly if the impact speed is close to the critical speed of overriding. The large wheel rise is principally generated by the great coupler force related to the rigid impact in the axial direction.     

汽车摩托车碰撞事故中骑乘人员损伤差异对比研究

为探索骑乘人员的损伤差异,基于PC-Crash仿真软件,以车型、碰撞车速和碰撞形态为变量进行147组汽车碰撞载人摩托车的仿真,在此基础上用统计学方法分析所得数据。结果表明:绝大多数碰撞条件下,包括不同碰撞车速,骑车人头、胸部和撞击侧下肢损伤指标参数的均值均高于后座乘员;此外,当碰撞车速分别为45和50 km/h时,骑车人和后座乘员的头、胸部损伤都超过其安全界限。     

发动机油轨脉动噪声的仿真与试验研究

针对某乘用车开发过程中出现的怠速低频噪声进行了研究,发现噪声源为汽油机喷油器反复开启产生的燃油压力脉动。应用商业流体软件对喷油器关闭瞬间燃油在油轨内的传播过程进行三维仿真,得到油轨内的油压变化规律。并在原机模型的基础上分析了油轨尺寸和横截面积的变化对油压的影响。分析表明:油轨横截面面积加大对油压脉动有一定的降低作用;相同横截面积条件下,长宽比越大,抑制油压脉动的效果越好。优化方案的噪声测试结果表明,方轨比圆轨的噪声小,但圆轨带内置缓冲器,效果最佳,可降低车内噪声3.2dB。     

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。     

高速铁路不同形式的路基过渡段动力特性分析

高速铁路路基过渡段包括正梯形和倒梯形两种过渡形式。为评价不同过渡段形式对车辆-轨道-路基过渡耦合系统动力特性的影响，基于车辆-轨道-路基耦合力学原理，运用MATLAB计算程序建立了列车-轨道-路基过渡段垂向耦合动力模型。计算结果表明:正梯形路基过渡段形式的刚度变化在纵向和深度方向比倒梯形过渡段形式更平缓，更有利于高速列车行驶的安全和平顺；过渡段3 m范围内系统动力响应变化较为剧烈，在过渡段尺寸及形状均匀段两种过渡段形式下系统动力响应无差异，在过渡段尺寸及形状变化范围内，系统动力响应表现出一定差异，且正梯形过渡段形式下动力响应波动较小。