中央分隔帶裝配式活動(dòng)護(hù)欄開發(fā)

滕玉祿，王東民

（北京市高速公路交通工程有限公司，北京101102）

1 引言

中央分隔帶開口活動(dòng)護(hù)欄作為高速公路不可或缺的安全防護(hù)設(shè)施，起到特種車輛變道和道路封閉臨時(shí)開啟的作用，同時(shí)應(yīng)具備快速開啟功能[1]。傳統(tǒng)的插拔式和推拉式活動(dòng)護(hù)欄具備快速開啟功能，但不具備安全防護(hù)能力，失控車輛易穿越與對(duì)向行駛的車輛發(fā)生二次碰撞惡性事故。

為了滿足公路安全防護(hù)需求和使用功能，提出防撞等級(jí)為Am級(jí)（防護(hù)能量≥160kJ）的裝配式活動(dòng)護(hù)欄，其具備快速開啟功能，同時(shí)與中央分隔帶開口剛度平順過渡。

2 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

依據(jù)JTG/T D81—2017《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》波形梁護(hù)欄結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合既有高速公路中央分隔帶標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄，本活動(dòng)護(hù)欄采用三波板作為主要結(jié)構(gòu)，三波板下方設(shè)置槽鋼橫梁，橫梁高度與小車前保險(xiǎn)杠高度一致，可有效攔截小車。裝配式活動(dòng)護(hù)欄采用多個(gè)中間框架單元組成，框架下方設(shè)置萬向輪，框架之間采用銷式連接，如圖1所示，拔出銷子即移動(dòng)可快速開啟。中間框架單元需要端部框架單元與中央分隔帶標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄有效連接，為保證將2種結(jié)構(gòu)剛度平順過渡，在端部框架單元內(nèi)部增設(shè)抗彎管，并設(shè)置插拔立柱結(jié)構(gòu)。

圖1中間框架單元

3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求

依據(jù)JTG B05-01—2013《公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》要求，護(hù)欄安全評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)滿足以下要求：（1）能夠阻擋車輛穿越、翻越和騎跨；（2）試驗(yàn)護(hù)欄構(gòu)件及脫離件不得侵入車輛乘員艙；（3）乘員碰撞速度的縱向與橫向分量均不得大于12m/s；（4）乘員碰撞后加速度的縱向與橫向分量均不得大于200m/s2；（5）車輛碰撞后不得翻車；（6）車輛駛出駛離點(diǎn)后的輪跡導(dǎo)向駛出框時(shí)不得越出直線F（見圖2）。

采用小客車、中型客車、中型貨車分別對(duì)活動(dòng)護(hù)欄的中部和端部2個(gè)碰撞點(diǎn)碰撞試驗(yàn)條件如表1所示。

圖2車輛碰撞駛出框

表1 Am級(jí)活動(dòng)護(hù)欄試驗(yàn)條件

4 計(jì)算機(jī)模擬仿真

計(jì)算機(jī)模擬仿真是采用LS-DYNA971軟件依據(jù)車輛實(shí)體按相應(yīng)質(zhì)量、幾何尺寸、重心位置等技術(shù)參數(shù)建立車輛模型[2]，以規(guī)定的碰撞角度和速度對(duì)試驗(yàn)段碰撞，根據(jù)結(jié)果中車輛重心處加速度、活動(dòng)護(hù)欄變形破壞情況、車輛駛出軌跡等數(shù)據(jù)，對(duì)其安全性能指標(biāo)進(jìn)行分析，確定是否能達(dá)到規(guī)定的Am級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)表1建立仿真模型，所有材質(zhì)均為Q235。小客車、中型客車和中型貨車碰撞后車輛和活動(dòng)護(hù)欄損壞情況如圖3～圖5所示，碰撞加速度和速度如表2所示。

圖3小客車碰撞中部和端部

圖4中型客車碰撞和中部端部

圖5中型貨車碰撞中部和端部

表2乘員碰撞后加速度及乘員碰撞速度

通過計(jì)算機(jī)模擬仿真分析，裝配式活動(dòng)護(hù)欄各項(xiàng)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)中Am級(jí)要求。

5 實(shí)車足尺碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證

經(jīng)過模擬仿真分析過的結(jié)構(gòu)按1∶1比例進(jìn)行加工制作，形成試驗(yàn)樣品如圖6所示，經(jīng)過調(diào)試和優(yōu)化，裝配式活動(dòng)護(hù)欄開啟，滿足快速開啟的使用功能，試驗(yàn)樣品與兩側(cè)波形梁護(hù)欄搭接平順[3]，活動(dòng)護(hù)欄各個(gè)框架單元構(gòu)件采用裝配式結(jié)構(gòu)，均可拆裝。

圖6試驗(yàn)樣品

經(jīng)實(shí)車足尺碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證，裝配式活動(dòng)護(hù)欄有效夠阻擋車輛穿越、翻越和騎跨。試驗(yàn)護(hù)欄構(gòu)件及脫離件未侵入車輛乘員艙；乘員碰撞速度的縱向與橫向分量最大值為5.9m/s；乘員碰撞后加速度的縱向與橫向分量最大值為191.4m/s2；車輛碰撞后未發(fā)生翻車；車輛駛出駛離點(diǎn)后的輪跡在導(dǎo)向駛出框內(nèi)時(shí)未越出直線F；根據(jù)3種車型的6次實(shí)車足尺碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)的Am級(jí)防撞等級(jí)要求，防護(hù)能量≥160kJ。

6 結(jié)論

通過對(duì)高速公路中央分隔帶活動(dòng)護(hù)欄的缺陷進(jìn)行針對(duì)性的分析，開發(fā)了一種裝配式活動(dòng)護(hù)欄結(jié)構(gòu)，具備快速開啟的使用功能，活動(dòng)護(hù)欄端部與中央分隔帶標(biāo)準(zhǔn)段護(hù)欄剛度平順連接；經(jīng)過計(jì)算機(jī)模擬仿真和碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證，裝配式活動(dòng)護(hù)欄各項(xiàng)安全性能評(píng)價(jià)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)中Am級(jí)（防護(hù)能量≥160kJ）的要求，可提升高速公路中央分隔帶整體防護(hù)水平，解決了安全防護(hù)漏洞，具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。