基于汽车碰撞结果的护栏防护性能研究

基于汽车碰撞结果的护栏防护性能研究

周红军，梅蒙召

(重庆交通大学 土木工程学院，重庆  400074)

摘要：汽车与护栏的碰撞不断的发生，很少有人对护栏碰撞的结果进行有效性分析。本文运用计算机软件进行仿真模拟汽车护栏碰撞实验以及以往事故发生的结果，进行不同条件下护栏碰撞过程中，分析汽车与护栏碰撞后护栏的损坏状况，从护栏的碰撞损坏长度、以及波及范围内的损坏程度、路肩的破坏程度进行安全性分析，从而得到护栏发挥作用的有效长度、护栏的损坏程度、损坏方式等等。提出设计合理的施工方案，提高护栏碰撞的安全性效率，以及降低护栏安装的成本。

关键词：护栏、有效长度、安全

1 引言

随着时代的不断进步，公路安全事业不断地前进着，车辆的性能也逐步得到提升，以往的设计规范以及设置点也逐渐满足不了现在的安全要求。公路护栏的设置要求根据公路的设计等级、交通类型进行设置。在设计等级公路上，均设置有相同等级的护栏，在设计上并没有考虑到护栏的设置是否合理以及护栏本身就是一个障碍物的体现，随意的设置护栏将会对公路安全性效率得不到保证，并且对国家的安全性研究也是一个重大的阻碍。高速公路作为公路的重要组成部分，其发生交通事故所造成的损失占公路交通事故总损失比重较大。护栏作为山区高速公路路侧设施的重要组成部分，当车辆发生故障冲向路侧时，护栏可以有效阻止车辆冲出路面，避免更加严重的损失。如果护栏的强度太大，会对车辆造成车毁人亡的结果，山区高速公路路侧护栏设置合理与否，直接关系发生故障车辆上驾驶员及乘客的人身安全，因此对发生交通安全事故的山区高速公路路侧护栏进行合理性评价，并对其结构设计、材料选取、类型确定进行分析改善，对改善山区高速公路路侧安全至关重要，对提高公路交通安全水平至关重要。

2 事故发生碰撞结果分析

根据以往汽车护栏碰撞事故发生的实例分析损坏情况，从汽车的角度、护栏角度、环境角度三个方面进行分析。

汽车的损坏情况：汽车与护栏的碰撞导致汽车头部发生粉碎性破坏，护栏端头插进汽车的头部，汽车被护栏拦在路边，汽车头部卡在护栏栏板与路面之间，货车发生倾倒于路基之外，头部发生粉碎并且卡在栏板之下，汽车没有滑落于斜坡之下。护栏的损坏情况：护栏在发生碰撞的位置发生局部的破坏，立柱弯曲并且被拔地而起，栏板发生翘起，翘起端高于汽车，路面与栏板之间的间距变大，护栏保持完整，少许多部位发生变形。环境的变化：根据实际事故发生的地点分析，路侧平缓和较陡峭，平缓的地方，有种植农作物以及种植树木。

根据事故发生的结果分析出，护栏的设置极度不合理，护栏的强度高于汽车的强度，汽车碰撞上，汽车就基本上报废，这无异于是增加汽车的危险性。从汽车碰撞到护栏的位置的不同，对护栏的损伤情况不同，对汽车以及驾驶员的伤害也不同，汽车碰撞到护栏立柱上面，汽车的头部直接粉碎，护栏的缓冲作用很小，不能降低汽车碰撞的碰撞力。汽车的碰撞点在立柱之间，护栏的栏板发生弯曲，栏板翘起，汽车被卡在护栏之下，并且汽车翻越护栏发生翻倒，汽车受到的伤害小于汽车碰撞在立柱上的伤害。

3模拟汽车护栏碰撞仿真结果分析

软件仿真分析，经过软件进行改善护栏之后，产生的结果分析，不同的碰撞点的结果不同，汽车模型碰撞到立柱上，立柱发生弯曲损坏，引起附近的护栏发生变形，汽车安全离开危险的护栏，汽车头部伤害较小，有一定的缓冲作用，保证了汽车的安全。汽车碰撞点在护栏的波形梁上，牵动两边的立柱发生变形，护栏的外延值较大，汽车的碰撞得到缓冲，从汽车碰撞到汽车安全离开的过程之中，小汽车对护栏的作用在一个波形梁影响较大。

汽车护栏碰撞模型：

小汽车与波形梁护栏的碰撞结果：小汽车与护栏碰撞护栏结果，根据碰撞点的不同护栏所受到的影响不同，撞击点在立柱与立柱的中央跨度时，护栏两边的立柱分别受到一定的拉力，从护栏栏板的变形情况可以分析出，靠近车尾部的护栏立柱受到较大的拉力，车头部分的立柱受到较小的拉力，后期拉力逐渐变大，并且产生一定的转矩，并对护栏立柱产生一定的破坏，从受拉转变成受压状态，护栏跨度影响范围为两跨。撞击点在立柱上以及靠近立柱时，立柱受到较大的压力或者拉力，立柱可能会瞬间发生弯曲，使得护栏栏板发生脱离，护栏栏板很有可能对汽车产生第二次伤害，影响范围为两跨。护栏的跨度影响范围大致二至四跨度，跨度越少的时候，所需要的刚度就越小，连接强度较大，避免立柱与栏板发生脱落，栏板对汽车产生第二次伤害。护栏跨数多的时候，护栏的连接强度可以稍微高点，立柱强度稍微降低，能够有效的引起附近的波形梁进行受力，使护栏能进行有效的缓冲作用。

4 护栏的设置因素

山区高速公路因其所处地形复杂，视距不良，坡度大，坡长，货车比例高，路侧环境差及阴、雨、雪、雾等恶劣天气因素，造成损失较平原区高速公路更严重，伤亡事故时有发生，保证行车的安全，合理的设置护栏是非常重要的内容。公路护栏的设置在于公路路段处于车辆行驶出路外将会产生较大的安全事故，为了减少重大事故的发生，需要对设置护栏的环境进行更深一步研究，通过相关的研究表明，护栏发生事故的最多时间是下雨天，对护栏的安全性分析有一定的误差。正确分析路段的危险性系数，将安全性系数进行有效的分级，根据危险性系数等级进行有效合理的设置护栏，护栏的设置是保护车辆的安全。

5 护栏的设计长度

每一种护栏的设置长度均有相同的设置因素，也有着不同的设计点。护栏的设计主要是减少汽车收到的碰撞，减少驾驶员发生碰撞所产生的伤害。护栏本身就是一个危险障碍物，有效合理的设计才是护栏本身的作用。护栏的设置均为保证汽车行驶的安全，根据规范的说明护栏长度的设置在于护栏栏板的最小单元长度以及汽车行驶的轨迹。

路侧实施的改善能降低或避免山区高速公路路侧事故数，包括减缓山区高速公路路侧坡度，遮盖山区高速公路路侧边沟，除去视距内路侧障碍物，清除路侧净区内障碍物，设置合理的路侧视线诱导标志标线、照明设施及解体消能设施，布置路侧震动带等路侧措施，合理的设置护栏的长度是保障驾驶人员以及乘客的安全具有重要意义，在设置护栏与不设置护栏的情况一定要做合理的解释与说明，最终分析是否设置护栏，并且设置护栏一定要考虑到护栏对车辆的安全。从事故的发生以及汽车碰撞仿真结果分析得到，发生碰撞的波形梁护栏长度不超过12m，但是根据不同的车型，所波及的范围不一样。从每一次的事故之中发现问题，从而从中发现问题的原因，并根据这个原因进行改善，提高护栏的安全性能。

6 总结与展望

本文通过分析事故的发生结果，以及软件仿真结果分析出，护栏的长度设置并不合理，在安全的地点也进行设置相同等级的护栏，这对汽车的安全造成了很大的影响，危及到了驾驶员和乘客的安全。护栏的设置可以进行间接性加强护栏与立柱之间的连接，护栏立柱破坏之后，护栏栏板可以牵动其他的护栏结构，增大波形梁的变形，以增大护栏的缓冲作用。希望以后的护栏可以保证车辆上乘客的安全之外，还可以保证汽车的安全。

7参考文献

[1]王颖.基于 LS-DYNA 的车辆与半刚性双波形梁护栏碰撞分析及优化[D].河北工程大学.2020年

[2]谢玉洪.高度自适应半刚性护栏的研究[D].长沙理工大学.2004年

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[4]杨清.基于碰撞仿真的公路波形梁护栏提升利用研究[D].重庆交通大学.2021年