弯道混凝土护栏碰撞特性的优化设计[J].pdfVIP

弯道混凝土护栏碰撞特性的优化设计* 1 2 3 2 雷正保 ，彭作 ，刘兰 ，侯石静 ( 1、长沙理工大学汽车与机械工程学院，湖南 长沙 410076； 2、长沙理工大学道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心，湖南 长沙 410076； 3、长沙理工大学公路工程教育部重点实验室，湖南 长沙 410076。) 摘要：平曲线半径不足 400 米的弯道是交通事故率最高的路段，由于缺乏对弯道护栏的研究， 人们不得不在弯道上长期使用直道护栏。要改变目前这种无论弯道、直道，均一律使用直道 护栏的不合理现象，就必须获得弯道半径为 400 米时的混凝土护栏最佳尺寸参数。为此，本 文以NJ型混凝土护栏尺寸参数为参考基础，以防撞等级为SS级的护栏为研究目标，以大型客 车总质量为 18t、碰撞速度为 80km/h、碰撞角度为 20°的碰撞条件为研究工况，基于eta/VPG 及Ls-dyna软件平台及“汽车-护栏-弯道”一体化车-路系统动力学模型，联合应用正交试验 设计方法及动态显式有限元方法，以客车后轮抬高量为考核指标，对控制弯道混凝土护栏截 6 面形状的 6个设计变量，应用L25(5 )正交试验表安排仿真试验，借助SPSS统计软件包，对仿 真试验结果进行了方差分析，找出了各因素对结果的影响程度，并据此确定了弯道混凝土护 栏的最佳尺寸参数。对 25 组仿真试验结果的分析发现，大型客车撞击弯道半径为 400 米的 混凝土护栏时，发生的弯道事故全是翻车事故，且主要表现为客车翻越混凝土护栏而坠向护 栏外侧悬崖的事故模式。优化设计结果表明，增加混凝土护栏的高度是抑制大型客车翻越护 栏的重要途径，合理的弯道混凝土护栏尺寸参数，可以将翻车事故控制在护栏内侧，以避免 重大恶性事故的发生，且控制弯道混凝土护栏截面形状的 6 个设计变量对弯道事故的影响， 存在如下优先级关系：下斜坡高度底部凸缘高度上斜坡高度顶部宽度下斜坡宽度上斜 坡宽度，即高度的影响较宽度的影响要显著，下斜坡高度的影响又较上斜坡高度的影响显著。 关键词：交通工程，混凝土护栏，碰撞，正交试验设计，方差分析，SPSS 中图分类号：U467.14 文献标识码：A The optimal design of collision characteristic of curve-road concrete barrier 1,2 2 3 2 LEI Zhengbao ，LIU Lan ，PENG Zuo ，HOU Shijing (1 College of Automotive Mechanical Engineering, Changsha University of Science and Technology，Changsha 410076，P.R.China ； 2 Engineering Research Center of the Road Disaster Prevent Mitigation and Transportation Safety, Ministry of Education, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410076, P.R.China ； 3 Key Laboratory for Highway Engineering of Ministry of Education，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410076，P.R.China.) ABSTRACT ：The road with a Curve radius less than 400 meters has the highest rate of traffic *基金项目：国家863 计划项目(2006AA11Z224)；湖南省交通科技计划项目(200406、200640) 收稿日期：2008-6-23 作者简介：雷正保（1964-），男，湖南武冈人，长沙理工大学教授，工