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。     

桥梁伸缩缝位置护栏结构设计与综合评价

桥梁伸缩缝位置是交通安全防护的薄弱环节,需要设置安全可靠且可协同伸缩的特殊护栏结构,并进行合理评价。为此,以横门西特大桥为依托,结合工程实际条件及相关科研成果,采用计算机仿真模拟技术,研究桥梁伸缩缝位置护栏结构设计方案,并依据规程要求,对其进行结构安全性能仿真评价和车辆乘员适应性能仿真评价。仿真评价结果表明：桥梁伸缩缝位置护栏结构方案具有良好的安全防护性能,防护能力达到六(SS)级;桥梁伸缩缝位置护栏结构方案具有良好的车辆乘员适应性能,在碰撞过程中可以对不同类型车辆及乘员进行有效防护。所得成果可提升大桥伸缩缝位置的安全防护水平,为同类工程提供设计参考。     

基于乘员风险期望值的混凝土护栏安全性能评估

针对道路交通的实际情况，将车辆与混凝土护栏碰撞时车辆的入侵角视为具有一定概率分布的随机变量，提出了用于评估车辆与交通安全护栏碰撞过程中乘员风险的新概念——乘员风险期望值，并以一个优化算例简要说明了新概念对混凝土护栏安全性能评估的影响。     

汽车-护栏碰撞系统的安全性研究

基于VPG技术,通过建立完整的“汽车—道路—护栏—乘员—座椅—安全带”模型,从护栏结果的完整性、乘员风险指标和车辆运动轨迹等方面研究了轻型货车撞击三波护栏的安全性及重型货车撞击混凝土护栏的安全性,得出了一系列重要结论。     

汽车与不同形式高速公路护栏碰撞的试验研究

汽车与高速公路护栏碰撞事故中,护栏不仅有拦截、导向作用,还要有良好的缓冲吸能特性,以减小由于乘坐空间过度变形以及人与车内物体二次碰撞对乘员的伤害。通过实车与两种不同形式护栏的碰撞试验,研究车辆、护栏碰撞中的动态响应,分析护栏、汽车和乘员的特性以及相互关系;护栏的不同结构形式与安装方式对乘员的安全性的影响,为高速公路护栏的设计、施工以及在不同地点的设置提供有益的借鉴。     

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。     

护栏端头事故分析与解决方案

为降低车辆碰撞护栏端部事故严重性,通过事故形态分析,提出护栏端头碰撞条件与评价标准,并给出解决方案。结果表明,小型车碰撞护栏端头易造成乘员严重伤害,应采用小型车对护栏端头进行安全评价;卷板式护栏端头通过卷曲波形梁板吸收车辆动能,碰撞方向加速度为12.5 g,可有效防护小型车100 km/h正面碰撞;吸能箱式防撞垫通过结构变形吸收能量,小型车60 km/h正面碰撞加速度最大为10.7 g,侧面碰撞加速度最大为16.1 g。研究成果对护栏端头安全设计和标准完善有指导作用。     

三波护栏的耐撞性研究

通过建立完整的汽车-三波护栏-乘员-座椅-安全带系统模型,应用LS-D Y N A研究了三波护栏在强力撞击下的耐撞性与吸能特性,得出了梁板是吸能主体、三波护栏对失控车辆具有很强的引导能力、室内乘员的安全性能够满足要求等结论,指出了三波护栏在抵御强力撞击方面的主要问题是护拦的完整性不足,为三波护栏耐撞性能的提高指明了方向。     

新型刚性护栏防撞性能的数值模拟

为了验证在车辆与护栏的碰撞过程中,通过改造标准F型混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的可能性,开发设计了IF型刚性护栏,并引入Ford F800车型在ANSYS/LS-DYNA软件环境中进行碰撞仿真分析.数值模拟结果表明:混凝土刚性护栏截面形式的改变对碰撞过程的影响显著,IF型刚性护栏结构具有更好的车辆导向性和乘员安全性;通过改造混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的做法是可行的;给出的IF型刚性护栏的设计图可为进一步的实车碰撞试验提供参考依据.     

基于加速度严重指数的公路路侧危险度评估

为了定量评估二、三级公路路侧危险程度,以确定路侧护栏防护等级,并为制定安全改善方案提供依据,提出了一种基于乘员风险的路侧危险分级新方法,乘员风险指标采用加速度严重指数(Acceleration Severity Index,ASI)表征；利用软件VPG3.2和LS-DYNA971,选择5类典型路侧障碍物、2类护栏和15种路堤边坡组合,针对小客车、大客车和大货车开展了59组碰撞仿真试验,获取碰撞过程中车辆重心纵向、横向和竖向的加、减速度曲线,进而得到ASI序列样本；采用Fisher最优分割算法确定了路侧危险度合理分级数和各级所对应的ASI阈值.结果表明:5类路侧障碍物中,F形混凝土护栏端部对车辆和人员伤害最严重,其他依次为树木、突出山石、标志立柱和路侧边沟；当路堤边坡高度超过4 m且坡率陡于1∶1时,车辆坠入边坡的损伤严重度将超过碰撞二波波形梁护栏,与碰撞F形混凝土护栏相当.     

新型过渡段护栏的力学机理与数值模拟

为研究车辆高速碰撞高速公路上过渡段半刚性护栏的安全问题,提高吸收汽车碰撞动能和增强过渡段护栏的刚性防护能力,通过对大量碰撞事故实地考查,分析了中国现有过渡段半刚性护栏设计的缺陷,设计出了一种具有较高的刚性,可用以抵御重型车辆碰撞时产生的巨大能量,并能起到很好卸能效果的新型过渡段护栏;并利用LS-DYNA有限元软件对汽车高速碰撞新型过渡段护栏进行仿真模拟。结果表明：新型过渡段护栏尺寸设计合理,起到了刚度过滤的效果,能够有效地提高汽车和乘员的安全系数。     

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。     

波形梁钢护栏防阻块型式的研究

通过有限元仿真模拟方法研究了多种型式波形梁护栏防阻块的防撞性能,比较分析提出了一种对车辆具有良好导向性和防绊阻功能,并能有效减少乘员风险的护栏防阻块型式。     

美国高速公路上的防撞预警带

高速公路两侧的护栏是用来吸收失控车辆的碰撞能量 ,阻拦失控车辆越出路外 ,减轻乘员人身伤害的一种装置。当然 ,最好是不要或尽量避免发生撞栏事故。设想 ,如果能添加某种预警装置 ,在车辆接近护栏 ,可能发生撞栏的那一刻 ,及时提醒驾驶员 ,这就必然会减轻或避免撞栏事故。2 0     

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。     

基于轿车撞击的跨线桥中墩波形护栏改进方案分析

中央分隔带内桥墩受到失控车辆撞击不仅威胁跨线桥梁结构安全,还会造成巨大生命和财产损失,对跨线桥中墩处防护措施开展研究十分迫切。文中通过分析跨线桥中墩处护栏防撞目的和控制指标,提出利用护栏立柱加密、增设护栏梁板及两种措施结合的3种改进方案,通过建立护栏-车辆有限元模型开展碰撞仿真分析。结果表明,增设护栏梁板既能增大护栏刚度、减小护栏变形,还能增大车头及车身与梁板的撞击和摩擦接触面,对防护效果有适量改善;立柱加密在达到增大护栏刚度、减小护栏变形效果的同时增加了车辆侧翻和乘员受伤的危险;将立柱加密和增设梁板相结合,既能大幅减小护栏最大横向变形,又具有较好的耗能能力,在满足护栏阻挡、缓冲、导向功能的前提下,是针对小轿车撞击跨线桥中墩防护的合理方案。     

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。     

公路运营期护栏安全性评价要素调查方法

基于公路线形、交通特性、车辆碰撞能量及碰撞护栏事故的公路运营期护栏安全性评价方法是国内首个公路运营期护栏安全性评价方法,该评价方法有具体的评价内容和评价指标,但评价方法中评价要素的获取方法、技术要求及注意事项还需要进一步的研究确定。本文通过查阅国内外相关资料,结合多条高速公路交通特性信息采集及护栏评价调查经验,总结出公路运营期护栏安全性评价方法中评价要素获取的具体调查方法、技术要求及注意事项,以增强该评价方法的可操作性,起到指导公路运营期护栏安全性评价的作用。     

公路波形梁护栏改造临界高度仿真研究

针对公路加铺罩面导致路侧波形梁护栏防护高度下降引起的波形梁护栏防护等级不足问题,运用HyperMesh和LS-DYNA联合仿真方法,基于加铺罩面导致的护栏高度降低值建立了5种高度的二(B)级波形梁护栏有限元模型,开展了皮卡车、货车分别碰撞护栏的仿真试验。选择车辆侧翻、车辆重心加速度、车辆驶出角度、护栏最大动态变形量4个指标对护栏的防撞性能进行评价。研究结果表明:护栏高度与车辆重心加速度、驶出角度呈负相关关系,与最大动态变形量呈正相关关系。当护栏高度低于标准护栏高度150 mm时,皮卡车与货车均会发生侧翻。因此,车辆重心加速度、驶出角度、车辆侧翻指标能够用于护栏加高的判断指标。综合各指标分析结果,当二(B)级波形梁护栏高度低于标准时,需要进行加高设计。     

钢索公路护栏的拦截性能研究

在汽车与公路护栏碰撞事故中,护栏不仅有拦截、导向作用,还要有良好的缓冲吸能特性,以减小由于乘坐空间过度变形以及人与车内物体二次碰撞对乘员的伤害。通过实车与钢索护栏的碰撞试验,研究了护栏、汽车和乘员的动态响应特性,结果表明,钢索护栏完全符合要求,可为高速公路护栏的设计、施工以及在不同地点的设置提供借鉴。