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山区公路混凝土护栏碰撞特性仿真分析

雷正保 颜海棋 周屏艳 余进修 周志刚

雷正保, 颜海棋, 周屏艳, 余进修, 周志刚. 山区公路混凝土护栏碰撞特性仿真分析[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(1): 85-92.
引用本文: 雷正保, 颜海棋, 周屏艳, 余进修, 周志刚. 山区公路混凝土护栏碰撞特性仿真分析[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(1): 85-92.
Lei Zheng-bao, Yan Hai-qi, Zhou Ping-yan, Yu Jin-xiu, Zhou Zhi-gang. Simulation analysis for collision characteristics of concrete barriers on montane highway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(1): 85-92.
Citation: Lei Zheng-bao, Yan Hai-qi, Zhou Ping-yan, Yu Jin-xiu, Zhou Zhi-gang. Simulation analysis for collision characteristics of concrete barriers on montane highway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(1): 85-92.

山区公路混凝土护栏碰撞特性仿真分析

基金项目: 

国家“863”计划项目 2006AA11Z224

湖南省交通科技计划项目 200406

详细信息
    作者简介:

    雷正保(1964-), 男, 湖南武冈人, 长沙理工大学教授, 工学博士, 从事公路交通安全技术研究

  • 中图分类号: U491.59

Simulation analysis for collision characteristics of concrete barriers on montane highway

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  • 摘要: 为探明山区公路上常用的间断式混凝土护栏及连续式混凝土护栏的碰撞特性, 基于动态显式有限元方法及VPG软件, 建立了完整的汽车-护栏-乘员-座椅-安全带一体化模型, 对四种典型山区公路护栏进行了碰撞仿真分析。发现汽车撞击间断式混凝土护栏时, 出现混凝土墩拌阻车轮的现象, 甚至出现汽车的右前轮被护栏完全刮脱的情况, 不仅假人头部及胸部遭受剧烈冲击, 而且驾驶室变形严重; 而汽车撞击连续式混凝土护栏时, 车辆的左后轮出现了明显的抬高现象, 表明车辆存在倾翻的趋势, 但车辆尾部的高度变化曲线表明, 车辆左后轮在抬高到一定高度后, 将不再继续抬高, 并逐步返回地面, 说明车辆尾部的高度变化趋势是趋于稳定的; 当护栏底部凸缘高为80mm时, 出现前轮可以顺利爬上并溜下护栏斜坡, 而后轮无法爬上护栏斜坡的现象; 当护栏底部凸缘高为150mm时, 则车辆的前、后轮均不能爬上护栏斜坡。结果表明, 间断式混凝土护栏存在的主要问题是对失控车辆的诱导能力不足; 连续式混凝土护栏存在的主要问题是护栏底部的凸缘太高, 护栏的主要尺寸参数需要优化。

     

  • 图  1  车辆系统模型

    Figure  1.  Vehicle system model

    图  2  各方案的截面形状与特征尺寸

    Figure  2.  Section shape and characteristic size of every scheme

    图  3  方案1仿真模型

    Figure  3.  Simulation model of scheme 1

    图  4  方案1乘员风险水平

    Figure  4.  Passenger risk level of scheme 1

    图  5  方案1车辆运动过程

    Figure  5.  Vehicle moving process of scheme 1

    图  6  方案2仿真模型

    Figure  6.  Simulation model of scheme 2

    图  7  方案2乘员风险水平

    Figure  7.  Passenger risk level of scheme 2

    图  8  方案2车辆运动过程

    Figure  8.  Vehicle moving process of scheme 2

    图  9  方案3仿真模型

    Figure  9.  Simulation model of scheme 3

    图  10  方案3乘员风险水平

    Figure  10.  Passenger risk level of scheme 3

    图  11  方案3车辆倾翻水平

    Figure  11.  Vehicle upset level of scheme 3

    图  12  方案3车辆运动过程

    Figure  12.  Vehicle moving process of scheme 3

    图  13  方案4仿真模型

    Figure  13.  Simulation model of scheme 4

    图  14  方案4乘员风险水平

    Figure  14.  Passenger risk level of scheme 4

    图  15  方案4车辆倾翻水平

    Figure  15.  Vehicle upset level of scheme 4

    图  16  方案4车辆运动过程

    Figure  16.  Vehicle moving process of scheme 4

    表  1  混凝土护栏

    Table  1.   Concrete barriers

    序号 护栏型式 基本特征
    1 中部连续式钢管+混凝土墩 混凝土墩间距为1 m; 混凝土墩之间采用整体钢管相连, 即钢管穿越全部混凝土墩
    2 顶部钢管+中部间断式钢管+混凝土墩 混凝土墩间距为1 m; 混凝土墩之间采用钢管相连, 钢管长为1.3 m, 钢管插入混凝土墩的深度为每侧0.15 m; 顶部钢管将混凝土墩连成整体
    3 连续式混凝土护栏 混凝土连续式布置
    4 顶部钢管+连续式混凝土护栏 混凝土连续式布置; 顶部钢管用于防止车辆跨越护栏, 并增加美感
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  • 收稿日期:  2006-07-10
  • 刊出日期:  2007-02-25

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