超高速公路三波护栏安全性碰撞仿真

从超高速公路三波护栏防护性能角度出发，运用有限元软件HyperWorks和LS-DYNA进行联合仿真。分别以100～180 km·h^-1为碰撞速度、5°～20°为碰撞角度，以护栏最大动态变形量和吸能量、汽车的驶出角和合成加速度为评价指标，对三波护栏的防护性能进行考量。研究结果表明：随着碰撞速度和角度增加，护栏吸能占比曲线呈先增后减再增趋势，波形梁是护栏的主要吸能部件。碰撞速度为160 km·h^-1、碰撞角度为20°时，护栏最大动态变形量为880.2 mm,超出750 mm安全值；碰撞速度为140 km·h^-1、碰撞角度为20°时，车辆驶出角为12.16°,超过驶入角的60%,对临近车道车辆造成不利影响，车辆合成加速度峰值为33.05 g,大于安全值20 g。该三波护栏用于设计速度低于140 km·h^-1的超高速公路，防护性能满足安全评价标准。     

超高速公路虚拟轨道模型的构建与验证研究

为提高超高速公路行驶安全性,用建立数学模型的方法研究了超高速公路虚拟轨道系统。该系统由信息采集子系统、信息处理子系统和信息反馈子系统组成。通过理论分析与信息采集子系统得到的数据,建立了直线路段和曲线路段上虚拟轨道偏离计算模型。利用计算模型得到了直线路段车辆偏离虚拟轨道安全范围时的预警信号值;曲线路段汽车驶离虚拟轨道安全范围所需时间及距离数据判断值。研究结果表明：当汽车行驶在超高速公路直线路段上时,理论距离与传感器检测距离的平方之差的绝对值小于1.85、2.78、3.70 m²时,就可保证车辆偏离中心线的距离分别小于0.50、0.75、1.00 m。当汽车行驶在曲线路段上时,汽车驶离虚拟轨道安全范围所需时间与行车速度、虚拟轨道安全范围以及曲线半径有关;偏离虚拟轨道的阈值分别取0.50、0.75、1.00 m,预警信号值为2、 3、 4 m时,可保证车辆不会驶离虚拟轨道安全阈值范围。因此,超高速公路虚拟轨道系统可将车辆限制在虚拟轨道安全范围内行驶,保证超高速公路行车的安全性。