高速公路中央分隔带易开型防撞活动护栏碰撞仿真研究

发布时间：2020-03-26 21:37

【摘要】：高速公路中央分隔带设置开口是为方便特殊车辆在紧急情况下通行,所以此处设置的活动护栏需要满足易开启性和灵活性。但是现有的活动护栏往往注重了灵活性和易开启性,却忽略了防撞性能,当失控车辆冲撞活动护栏,因防撞能力较差,致使失控车辆冲向对向车道造成了许多恶性交通事故。所以对于高速公路中央分隔带活动护栏如何在满足易开启性和灵活性的基础上还要兼顾防撞性能就变得尤为重要。本文对一种新型的中央分隔带活动护栏的结构形式进行碰撞仿真。建立基于Hypermesh与Ls-dyna软件平台,以Hypermesh进行前处理,Ls-dyna作为求解器的汽车-护栏碰撞仿真。在Hypermesh软件中对活动护栏的各个部件进行网格划分,并对其约束和简化。为保证汽车有限元模型在碰撞仿真中的有效性与真实性,对皮卡车与货车的有限元模型进行了符合条件的调整与设置,最后进行汽车与刚性墙碰撞仿真试验,从碰撞变形情况、碰撞能量、座椅处速度、刚性墙受力四种情况验证汽车有限元模型的有效性。分别以中央分隔带开口护栏中点和沿试验车辆行车方向距离中央分隔带开口护栏终点2m的位置处,侧向碰撞角度20°、速度100km/h和碰撞角度20°、速度60km/h为碰撞初始条件进行了汽车-护栏碰撞仿真。仿真结果表明,该活动护栏满足Am级防撞要求,其中在护栏中点碰撞仿真试验中,皮卡车的X、Y、Z方向加速度分别为8.13g、7.81g、6.54g,最大动态横向位移为0.853m;货车的X、Y、Z方向加速度为4.27g,2.60g,2.15g,最大动态横向位移为0.894m。在护栏末端碰撞仿真试验中,皮卡车的X、Y、Z方向加速度分别为7.54g,4.82g,10.10g,最大动态横向位移为0.028m;货车的X、Y、Z方向加速度为11.03g,5.33g,7.07g,最大动态横向位移为0.346m。三向加速度均不大于规定值20g,最大动态横向位移均小于规定值1.5m。此新型高速公路中央分隔带活动护栏可以有效的阻挡车辆,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。最后将汽车-护栏有限元碰撞仿真的试验结果与实车-护栏碰撞的试验结果进行了对比分析,汽车-护栏有限元碰撞仿真的试验结果可靠。研究结果表明中央分隔带易开型防撞活动护栏在满足易开启和移动便捷性的前提下,具有一定的阻挡能力和导向能力,且能有效的缓冲撞击,减少对车辆的损坏,其结构规则简明,安装方便。此外本文的研究结果对计算机模拟汽车与护栏碰撞的方法和进一步改进我国当前使用的中央分隔带活动护栏具有一定的参考价值。
【图文】：

护栏；第三类是具有一定改进空间的活动护栏；第四类是加强型活动护栏逡逑２．１．１插拔式活动护栏和推拉式活动护栏逡逑插拔式活动护栏（图２－１）是最早使用的一种活动护栏、结构形式简单、造价低，逡逑多用于一些早年建设的高速公路中央分隔带开口处。但防撞能力差，灵活性差，防盗功逡逑能差，对于交通安全仅仅只能起到警示的作用。伸缩式活动护栏（图２－２）灵活性高、逡逑外观美观。但防撞能力差，且一旦被碰撞后难以修复，，修复性极差，且造价较高。这两逡逑类护栏都属于防撞能力差，但易开启的活动护栏，目前己经很少被使用。逡逑Ｉ邋Ｉ邋（Ｉｌｌｌｌｉ邋｜逦ｔ邋擎逡逑逦１．．逡逑Ｉｚ逡逑图２－１插拔式活动护栏逦图２－２伸缩式活动护栏逡逑２．邋１．２充填式活动护栏和混凝土式活动护栏逡逑充填式活动护栏（图２－３）和混凝土式活动护栏（图２－４）属于第二类型的活动护逡逑栏，其护栏有一定的防撞能力，但是活动和开启性差。这种类型的护栏主要靠自重和自逡逑身的力学特性，但是端部和分节连接处没用做好合理的处理且结构笨重，对于活动护栏逡逑灵活性的要求不能满足。对于混凝土式活动护栏结构对车辆的损伤较大，不能有效缓冲逡逑撞击

护栏；第三类是具有一定改进空间的活动护栏；第四类是加强型活动护栏逡逑２．１．１插拔式活动护栏和推拉式活动护栏逡逑插拔式活动护栏（图２－１）是最早使用的一种活动护栏、结构形式简单、造价低，逡逑多用于一些早年建设的高速公路中央分隔带开口处。但防撞能力差，灵活性差，防盗功逡逑能差，对于交通安全仅仅只能起到警示的作用。伸缩式活动护栏（图２－２）灵活性高、逡逑外观美观。但防撞能力差，且一旦被碰撞后难以修复，修复性极差，且造价较高。这两逡逑类护栏都属于防撞能力差，但易开启的活动护栏，目前己经很少被使用。逡逑Ｉ邋Ｉ邋（Ｉｌｌｌｌｉ邋｜逦ｔ邋擎逡逑逦１．．逡逑Ｉｚ逡逑图２－１插拔式活动护栏逦图２－２伸缩式活动护栏逡逑２．邋１．２充填式活动护栏和混凝土式活动护栏逡逑充填式活动护栏（图２－３）和混凝土式活动护栏（图２－４）属于第二类型的活动护逡逑栏，其护栏有一定的防撞能力，但是活动和开启性差。这种类型的护栏主要靠自重和自逡逑身的力学特性，但是端部和分节连接处没用做好合理的处理且结构笨重，对于活动护栏逡逑灵活性的要求不能满足。对于混凝土式活动护栏结构对车辆的损伤较大，不能有效缓冲逡逑撞击
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U417.12

【参考文献】

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本文编号：2601995