弯道混凝土护栏碰撞特性的优化设计

平曲线半径不足400m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400m时的混凝土护栏最佳尺寸参数。为此,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面形状的6个设计变量,应用L25(56)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400m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。