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...     

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。     

土基中波形梁护栏立柱的有限元模型研究

论述了土基在车与波形梁护栏碰撞过程中起着重要的作用,波形梁护栏立柱与土基的相互作用缺乏有效的建模方法,建立土基的实体模型将导致单元规模的增大和求解时间的延长。在对土壤材料模型输出的压缩变形特性和屈服特性进行了测试的基础上,使用非线性有限元软件LS-DYNA对波形梁护栏圆形立柱与土基的相互作用进行了模拟,探讨了使用非线性梁单元来正确模拟车与波形梁护栏碰撞过程中立柱与土基的相互作用,土基与立柱的相互作用力可简化为:垂直于波形横梁板的分力(X方向);平行于波形横梁板的分力(Y方向),为研究车与波形梁护栏碰撞过程中土基对护栏安全性能的影响提供了一种有效的方法。     

波形梁护栏加高改造设计研究

高速公路罩面导致路面结构层变厚,路侧护栏的防护高度降低。通过Hypermesh和LS-DYNA联合仿真试验方法建立了防护高度与护栏安全性能的关系模型,并提出了合适的加高改造方案。运用相似性原理,设计了改造立柱的缩尺模型试验,并通过碰撞仿真试验分析了护栏变形状况和车辆运动状态。结果表明,波形梁护栏高度降低100 mm以上,小客车和货车会发生侧翻;加高改造立柱的能量吸收率和缓冲能力优于标准立柱;改造后护栏满足A级波形梁护栏标准。     

高速公路中央分隔带波形梁护栏高度的研究

以波形梁护栏静载缩比试验和冲击试验为基础,考虑护栏在碰撞时波形梁的全梁弯曲塑性变形是主要变形,其车辆的碰撞能主要由波形梁护栏的弯曲塑性变形能吸收,结合实际护栏和截面特性,建立了波形梁护栏和车辆计算模型;根据动能定理,以能量守恒为基础,考虑汽车碰撞护栏达到极限状态时,其动能全部转换为其他形式的能量,结合护栏的主要变形,建立高速公路中央分隔带波形梁护栏高度计算模型;采用调查咨询分析的方法,以大货车为主要车型,初始碰撞角度为20°,运行速度的80%作为碰撞速度,从而确定了波形梁护栏高度计算模型中的有关参数。研究结果表明,适合中国高速公路中间带波形梁护栏的高度宜为87.6 cm,可有效地防止大型车跃出和小型车钻撞护栏等恶性交通事故的发生。     

边坡和路缘石对波形梁护栏防护能力的影响

以双层波形梁护栏为基础,组织实车碰撞试验并建立有限元仿真碰撞模型,采用试验结果对仿真模型进行可靠性验证后,对边坡和路缘石对波形梁护栏防护能力的影响进行分析研究。发现双层波形梁护栏变形试验结果和仿真结果一致,最大动态变形量小客车碰撞试验结果和仿真结果分别为740mm和728mm,大客车碰撞试验结果和仿真结果分别为1 469mm和1 420mm,小客车长度、宽度、高度方向重心加速度试验结果分别为13.6g、12.1g和10.3g,仿真结果分别为15.3g、9.8g和9.9g;保证压实度且路基边缘线距离波形梁护栏立柱外沿距离不小于25cm的边坡设置方式对波形梁护栏防护性能影响不大;不设置路缘石、路缘石不突出护栏迎撞面两种设计方式合理,路缘石突出护栏迎撞面会对波形梁护栏防护性能产生较大不利影响。研究结果可有效地指导波形梁护栏实际工程应用,并为相关规范修订提供基础数据。     

基于护栏横向动态位移外延值(W)的路侧障碍物危险性分析

为探讨高度低于波形梁护栏的路侧障碍物对碰撞护栏车辆的危险性,采用计算机仿真分析的方法,通过对不同碰撞位置、不同障碍物高度、障碍物与护栏不同横向距离进行仿真研究,以车辆行驶姿态、碰撞后加速度为指标,确定了最不利碰撞位置为波形梁跨中,确定了高度低于护栏的障碍物最不利高度约为40cm,低于10cm的障碍物对车辆影响较小,量化了障碍物与护栏的距离对车辆的风险影响程度,提出了基于护栏横向动态位移外延值W值的路侧障碍物危险程度判别方法,为交通工程设计人员提供了设计依据。     

波形梁护栏基础埋置方式研究

以双层波形梁护栏结构为基础,采用计算机仿真分析结合实车碰撞试验,研究立柱打入土中和埋入混凝土中两种基础方式对波形梁护栏防护性能的影响。研究结果表明,立柱打入土中和埋入混凝土中的主要区别仅在于立柱的折弯点不同,立柱折弯点位置对小客车和大客车碰撞护栏结果影响不大,两种基础方式可以相互替代,实际工程中可根据护栏具体设置条件选择方便施工、经济可行的立柱埋置方式。     

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。     

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。     

基于车辆最大动态外倾当量值的路侧障碍物危险性分析

为探讨波形梁护栏处的路侧障碍物对车辆的安全影响,采用计算机仿真技术,通过变化障碍物与不同等级的波形梁护栏的横向距离,以车辆与障碍物碰撞的状态作为路侧障碍物危险性判断指标,研究路侧障碍物对车辆行车安全的危险性,量化了障碍物距护栏迎撞面的距离对碰撞护栏车辆的风险影响程度,提出了基于车辆最大动态外倾当量值(VI_n)的路侧障碍物危险程度判别方法。     

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。     

高速公路在用波形梁护栏适应性评价和提升改造技术研究

早期修建的高速公路波形梁护栏已经达到或接近使用年限,防护能力水平与现阶段交通流的适应性问题突出。对某高速公路在用路侧波形梁护栏的适应性评价和提升改造技术进行研究。对运营期间可能发生变化的波形梁护栏结构参数进行现场检测,包括波形梁板中心高度及波形梁板、立柱和防阻块的镀锌涂层厚度等,并对波形梁板进行取样并实验室送检,检测材料力学性能。波形梁板出现明显锈蚀,材料力学性能仍然能够满足要求,腐蚀导致的波形梁板有效厚度减小将影响护栏的防护能力。结合现行设计规范的规定以及护栏防护比例的分析,对应于路侧事故严重程度为"中"和"低"时,路侧波形梁护栏的防护等级应分别达到SB级(280kJ)和A级(160kJ)。根据护栏适用性评价结论,综合考虑经济性和运营安全风险,建议的处置措施包括原设置护栏防护能力保持和提升。在事故率以及事故风险较低的路段,建议更换锈蚀严重的波形梁板,更换的过程中应确保波形梁板中心高度满足容许偏差要求。在事故风险较高的路段或者曾发生过护栏防护失效事故的路段,建议将护栏提升改造为满足《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2017)的要求,并给出经实车碰撞试验验证、防护等级达到A级(160 kJ)的双层双波护栏改造方案。防护等级SB级(280 kJ)的护栏提升改造建议采用拆除原护栏、设置JTG/T D81—2017规定的SB级波形梁护栏的处置方案。     

汽车铝制防撞梁碰撞性能优化分析

深入开展车辆与护栏碰撞的安全研究,对提高我国交通安全具有重要现实意义。文章阐述了国内外学者对车辆与护栏碰撞的研究,利用ANSYS以及LS-DYNA软件建立车辆和护栏模型,通过碰撞模拟和计算,研究车辆防撞梁单元车速因素对防撞梁碰撞性能的影响,对防撞梁碰撞性能进行优化分析。     

波形梁护栏应用关键因素对防护性能的影响研究

在明确建模和计算方法可靠的基础上,通过改变护栏的中心高度、腐蚀程度以及拼接螺栓缺失形态,对现有2 m立柱间距A级波形梁护栏进行了计算机模拟碰撞试验,以分析这些应用关键因素变化对护栏防护性能的影响。结果表明:(1)护栏中心高度在58~62 cm范围时,现有护栏具有A级防护水平;(2)护栏板的腐蚀裕量为0.4 mm,当波形梁护栏板的减薄量不大于0.4 mm时,现有护栏的防护能力可达到A级水平;(3)拼接螺栓缺失可能使现有波形梁护栏的防护能力有一定程度的降低。当拼接螺栓小于4颗时,护栏具有A级防护水平,而当拼接螺栓缺失数量大于等于4颗时,剩余螺栓不同的布置方式可能使护栏的防护能力达不到A级水平。     

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。     

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.     

基于RADIOSS的客车与波形护栏碰撞仿真分析

针对目前公路侧广泛使用的波形护栏,建立护栏和客车的CAD模型,通过有限元前处理软件HyperMesh划分客车-护栏网格,建立完整的客车-护栏碰撞模型;使用动力学分析软件RADIOSS进行仿真计算,得出客车与波形护栏碰撞的主要参数,分析得到客车与波形护栏碰撞时的运行轨迹、碰撞能量和碰撞加速度,据此分析客车与护栏碰撞的安全性,并提出护栏改进建议。     

波形梁护栏立柱承载能力研究

立柱作为波形梁护栏的重要组成构件,其承载能力大小直接影响护栏的安全防护性能.为了更好地指导波形梁护栏结构设计与工程应用,基于规范推荐的波形梁护栏多种立柱结构形式和基础埋置方式,采用单元静载试验和单元仿真模拟的方法对立柱承载能力进行较为系统的研究.结果 表明:立柱结构弯曲是其承载力得到充分发挥的主要体现形式,当立柱埋置于...