高速公路旧桥桥梁护栏提升发展研究

针对旧桥护栏防护等级不足,在不损伤桥梁主体结构的同时,利用有限元分析研发设计一种适用于旧桥低矮混凝土墙式护栏的组合式护栏,通过实车足尺碰撞试验验证防护等级达到SA级。采用新型高强合金钢材料设计,重量较轻、造型美观;无需拆除原有旧桥混凝土基础,施工方便、造价较低;在桥梁护栏改造等级提升项目中值得推广应用。

公路桥梁防撞护栏端部优化提升方案研究

桥梁防撞护栏端部作为提升桥梁安全防护能力的重要一环,在以往工程设计中常被忽视,难以做到精细化设计,导致施工落地难。文中以普通国省道桥梁安全防护能力提升专项行动为契机,通过调查分析实际工程中存在的问题,根据相关标准规范,提出桥梁紧邻被交路、桥窄路宽等条件下桥梁防撞护栏端部安全处置方案,尽最大可能保障行车安全。

隧道入口护栏防护提升与乘员安全适应性分析

为提升高速公路隧道入口护栏的安全性能,采用调研分析、实车足尺碰撞试验和有限元仿真模拟综合研究方法,了解隧道入口护栏设置现状和安全防护提升需求,提出一种新型高防护等级金属梁柱式护栏,并给出其在隧道入口处的合理过渡设计。研究结果表明:护栏结构安全性能经实车碰撞试验验证,防护等级达到六(SS)级;护栏乘员安全适应性能经1.5 t小客车100 km/h和33 t大货车60 km/h以20°角碰撞模拟,车辆碰撞护栏时假人头部性能指标HPC均小于1 000,假人胸部压缩指标THCC均小于75 mm,假人大腿压缩力指标FFC均小于10 kN,假人各项性能指标均满足要求,护栏方案对车辆乘员安全适应性能较优,能够较好地保护车内乘员安全。研究为隧道入口护栏的安全性能提升及实际工程应用提供了有价值的参考。

关于高速公路中分带障碍物护栏等级的分析

国内高速公路发生了多起大型货车冲破中分带护栏的事故,导致被撞击的桥墩、门架发生垮塌,需要有针对性地对中分带障碍物处的护栏进行提升,避免车辆撞击到障碍物,起到双重保障。通过论述车辆撞击中分带障碍物后造成事故的严重性,对高速公路中分带内障碍物、防护对象、障碍物空间分布等进行分类,结合《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81—2017)的护栏防护规定、国内高速公路各类车型的自然数比例、各类车型在不同碰撞时速下的防护等级需求、历史交通事故以及护栏主要代表形式的最大横向动态位移外延值、车辆最大动态外倾当量值,研究确定中分带不同类别障碍物的防护等级及护栏形式,并根据高速公路实际实施情况给出推荐的护栏防护方案,达到降低中分带交通事故严重程度的目标。

山区高速公路隧道式避险车道安全评价研究

结合九绵高速K23+870隧道式避险车道项目,深入研究山区高速公路隧道式避险车道设置条件和技术参数;基于层次分析法(analytic hierarchy process,AHP),确定隧道式避险车道评价指标体系,构建了安全评价模型,并成功应用于项目安全评价,给出相应指导意见。相关研究有助于提高隧道式避险车道的整体设计水平,确保其在复杂条件下能够充分发挥安全保障作用。

高速公路智能诱导技术及设置研究

为解决高速公路雾区低能见度环境下,传统交通标志标线视认性不佳、引导性较差的问题,对高速公路多雾路段智能诱导技术进行研究。运用智能主动同步控制技术、车辆碰撞预警技术和智能配电技术开发智能主动安全诱导装置,成功实现了在高速公路户外条件下的行车安全诱导,相关研发成果已应用于湖南省多条高速公路。

基于ABAQUS有限元仿真的车辆碰撞护栏动力响应

当前基于车辆碰撞护栏的研究多以单一车型或单一碰撞位置为研究对象,侧重护栏结构或参数优化,较少探寻多车型多碰撞位置条件下护栏所受冲击而产生的动力响应规律。以国内常用的3 mm厚波形梁护栏及3种车型(1.5 t小型客车、10 t中型客车、10 t中型货车)为研究对象,基于ABAQUS有限元仿真软件,在3种车型及两个不同撞击点的情况下,分析护栏冲击加速度、护栏横向最大位移、护栏应力等变化动力响应指标。研究结果表明,不同车型撞击下护栏冲击加速度响应具有明显差异,10 t车型撞击下护栏所受的最大冲击加速度显著高于1.5 t小客车,可通过护栏加速度值判别碰撞事故车辆类型及危险程度;在10 t车型不同位置撞击下,护栏的最大横向位移相差50%,最大位移均超过1 m,最严重情况达1.35 m,针对大型车辆通行率较高路段,护栏至路侧外边缘应留有1~1.5 m安全距离;不同车型碰撞下护栏受损跨数不同,1.5 t车型碰撞下护栏应力最大值为247 MPa,仅使护栏达到弹性变形阶段,护栏仍具有安全防护能力;10 t车型碰撞下护栏应力最大值为329 MPa,使碰撞点及前方护栏发生塑性形变,完全丧失防护能力,需及时对碰撞点前后跨数护栏进行完整更换,保证道路护栏处于完整防护能力水平。

山区高速公路路肩挡墙混凝土护栏改造设计

山区高速公路临水临崖路段路肩挡墙众多,初期修建的混凝土护栏防护能力较低,难以与现阶段交通安全运营需求匹配。早期路肩挡墙多为浆砌片石结构,一般的拆除改造方式会因拔出立柱或开挖基础造成路基损坏,还可能对挡墙稳定性造成影响。文中以G60沪昆(上海—昆明)高速公路贵新(贵阳—新寨)段某路肩挡墙护栏为研究对象,结合现场条件提出改造方案,并构建混凝土护栏-挡墙稳定性仿真分析模型对碰撞荷载作用下护栏变形和挡墙稳定性进行分析,分析改造设计的可行性。

高速公路改扩建施工区护栏永临结合设置技术

为了提高高速公路改扩建工程中护栏设置的经济性和安全性,实现材料循环再利用,通过规范符合性检验和碰撞数值仿真模拟,研究提出中央分隔带永久护栏和改扩建施工区临时护栏相结合的设置方案。中央分隔带分设式混凝土护栏的设计防护等级为SAm级,结合施工区的道路交通环境条件,提出施工区临时护栏的设计碰撞条件为:碰撞车型1.5 t小型客车、10 t大型客车和10 t大型货车,碰撞速度60 km/h,碰撞角度15°。中央分隔带永久护栏为预制拼装的混凝土护栏,混凝土护栏块之间采用工字型纵向连接,护栏构造符合现行标准规定。将工字钢纵向连接的预制混凝土护栏块平摆浮搁于路面,作为施工区临时护栏使用。采用经实车碰撞试验校核的仿真模型参数,进行施工区临时护栏“车辆-护栏”碰撞仿真模拟,安全性能满足要求。

城市长大隧道交通安全应急设计优化研究框架

从城市长大隧道交通安全应急设计中存在的典型问题进行分析,综合考虑用路人应急需求(路权、人因、驾驶任务)、应急交通管理需求、工程建设养护需求、应急产品设备更新需求等方面,提出城市长大隧道交通安全应急设计优化思路:在保障用路人的应急路权(疏散逃生)、车辆的应急路权(紧急停靠、应急通行)基础上,考虑基础设施、附属设施全寿命周期成本最小的原则,采用成熟的、耐久性好、可靠性高、易维护的应急设备,帮助用路人辨识危险、及时避险.

城市平面交叉口左转车辆规避效应特性

城市道路交叉口交通隔离栏侵入内侧车道建筑限界,导致车辆横向偏移,增加行车风险。为了解城市平面交叉口交通隔离栏对左转车辆规避行为的影响,通过无人机采集3个设有交通隔离栏的平面交叉口车辆视频,提取车辆轨迹、速度、加速度等参数。分析交叉口出口不同车道车辆偏移和速度的分布特性,研究左转车辆规避特性。结果表明:(1)两侧车道上行驶的车辆更倾向于向中间车道偏移,中间车道行驶轨迹则较为稳定;(2)20 m的行程可供驾驶人稳定行驶方向,保持与交通隔离栏的安全横向距离;(3)左侧车道上85%以上车辆远离交通隔离栏行驶,平均偏移距离为0.278 m;右侧车道上60%左右车辆远离右侧行驶,平均偏移距离为0.116 m。(4)左转车辆在出口不同车道的速度分布存在显著差异,其中左侧车道和右侧车道上左转车辆速度分布峰值、横向加速度均值、纵向加速度均值均小于中间车道。以此提出城市道路交叉口的改善方法:(1)增加中分带宽度,提升路侧净距,实现左侧车道名义路权宽度与实际路权宽度一致;(2)增大硬质设施与驾驶人的横向距离;(3)开口段硬质设施优化为柔性,减弱设施心理冲击,降低驾驶负荷;(4)增设路面导流线和反光设施,保证诱导设施的连续性和一致性,提升方向感和速度感,从而减少规避效应过度或不足所带来的安全隐患。

窄路肩条件下保护层厚度对4级波形梁护栏防护性能的影响规律

为解决公路波形梁护栏设置在土路肩时,在窄路肩条件下立柱保护层厚度不足从而导致护栏无法设置的问题,依据现有公路横断面状况及规范,选取3种不同宽度土路肩条件和一种极限条件下的护栏立柱保护层厚度,按照1∶1比例分别建立了4种四(SB)级波形梁护栏的仿真模型。采用计算机仿真方法对4种工况的四(SB)级波形梁护栏防护性能进行了碰撞仿真计算。以最不利车型分析了不同保护层厚度条件下车辆碰撞护栏的最大横向动态变形值、最大横向动态位移外延值、最大动态外倾值、最大动态外倾当量值、车辆乘员碰撞速度和碰撞后加速度等防护性能参数。通过对比各种工况条件下的护栏防护性能参数指标,得到了不同保护层厚度条件对护栏各项防护性能指标的影响规律。采用实车足尺碰撞试验方法,以小型客车、中型客车、大型货车3种车型验证了在12 cm保护层厚度条件下护栏的安全防护性能,并以中型客车验证了在0 cm保护层厚度条件下的护栏安全防护性能。试验结果验证了窄路肩条件下四(SB)级波形梁护栏的可靠性,护栏防护性能满足评价标准要求,四(SB)级护栏可应用在土路肩宽度为50 cm的路段,极限条件下四(SB)级波形梁护栏可应用于土路肩宽度为38 cm的路段。

护栏立柱性能测试智能虚拟仪器系统的实现方法

针对护栏立柱性能测试智能虚拟仪器系统开发过程中Labview数据处理和分析能力的不足,结合MATLAB强大的数据运算能力进行智能虚拟仪器系统开发。以在Labview中调用MATLAB卡尔曼滤波算法对传感器采集信号进行处理为例,分别实现基于MATLAB脚本节点、COM组件技术和DLL(动态链接库)3种Labview和MATLAB混合编程方法的卡尔曼滤波算法开发,并对3种混合编程方式的运行速度、技术特点等进行对比分析。结果表明,DLL实现方式的运行速度最快,运行时间为3.1 ms;MATLAB Script次之,运行时间为190.3 ms;COM最慢,运行时间为1453.2 ms。

拼接螺栓缺失对SB级三波梁护栏防护性能的影响分析

当前SB级三波梁护栏在我国公路上的应用比例越来越大,但日常养护中发现护栏拼接螺栓存在缺失的情况。为了解拼接螺栓缺失对护栏防护性能的影响情况,以现行《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2017)中标准SB级三波形梁护栏结构为研究对象,采用理论分析、计算机仿真模拟和实车足尺碰撞试验等综合技术手段,进行不同条件下的系统分析与可靠验证。研究结果表明,在标准结构形式及施工安装要求的基础上,缺失4个拼接螺栓,三波形梁护栏仍可达到SB级防护能力。所得结论为公路管理养护单位的工作开展提供了重要参考依据,填补了有关应用认识空白,具有重要意义。

波形梁护栏高度偏差阈值及处置对策

为了解波形梁护栏高度偏差达到何种程度时需要尽快处置以及具体的高度处置方案,采用经实车碰撞试验校核的高精度车辆碰撞护栏仿真模型,针对在役的典型波形梁护栏类型,开展波形梁护栏高度对防护能力影响机理研究,得出影响护栏防护能力的护栏高度偏差阈值为:2006规范A级两波形梁护栏高度偏低阈值为―2 cm,高度偏高阈值为+2 cm;2017规范A级三波形梁护栏、2006规范和2017规范SB级三波形梁护栏高度偏低阈值为―5 cm,高度偏高阈值为+8 cm。针对仅进行高度偏差处置和在高度偏差处置同时进行护栏提升改造,给出推荐的处置方案。

HB级整体式混凝土护栏防护能力优化设计研究

高速公路中央分隔带采用整体式混凝土护栏对于交通安全较为适用,可有效防止一侧发生交通事故对另一侧交通安全带来的影响。列出混凝土护栏的防护等级与汽车碰撞荷载的对应关系,论述采用屈服线理论计算混凝土护栏防护能力的方法及适用条件,并根据工程实例提出了优化设计方案。所提出的设计方案可为相关设计人员提供参考。

山区公路混凝土护栏碰撞特性仿真分析

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。

高速公路不良线形组合下防眩改善方案研究

早期修建的山区高速公路因地形条件和施工技术限制,设计采用的技术指标较低,随着交通量的增大,不良线形组合路段频繁发生由对向车眩光引发的交通事故。JTG D81—2017《公路交通安全设施设计规范》、JTG D20—2017《公路路线设计规范》对防眩设施的要求单一,实际工程设计中未根据道路线形条件对平纵曲线路段防眩设施进行有针对性的设计。文中以贵州省G60沪昆(上海—昆明)高速公路贵新段为研究对象,基于当前线形条件、运行速度和道路宽度对防眩设施设置影响的分析,建立防眩板间距、高度计算模型,结合相关规范提出符合当前运行环境的防眩设施设置参考值。

城市信号交叉口非机动车待行区设置分析

以3种非机动车待行区为研究对象,基于交通流理论,以均衡相位延误公式为基础,分别建立交叉口机动车和非机动车平均延误分析模型,以车辆平均延误为评价指标,分析设置3种非机动车待行区交叉口的机动车、非机动车到达量及平均延误的变化规律。结果表明,非机动车到达量小于1000 veh/h时,设置普通待行区与非机动车停车线提前待行区交叉口的非机动车平均延误相差不大,大于1000 veh/h时设置非机动车停车线提前待行区交叉口的平均延误比设置普通非机动车待行区交叉口的平均延误低;在交叉口大小允许的情况下,设置非机动车停车线提前待行区最优,设置左转非机动车待行区交叉口的非机动车整体平均延误比设置其他形式待行区交叉口的大,但随着非机动车到达率增加,与设置普通待行区交叉口的延误差值逐渐减小。最后结合信号交叉口服务水平标准和车辆到达率提出信号交叉口非机动车待行区设置形式建议。

高速公路组合型波形板活动式钢护栏开发

根据高速公路实际使用需求开发了一种组合型波形板活动式钢护栏,设置在中央分隔带开口处。基于现行规范的要求确定了碰撞试验条件和安全性能评价标准,采用有限元软件LS-DYNA对车辆-活动护栏的碰撞过程进行了数值模拟,并开展了实车碰撞试验对活动护栏的防护能力进行验证。试验结果表明:该活动护栏的碰撞能量达到160kJ,满足Am级的防撞等级要求;试验小型客车、大型客车碰撞护栏后均未发生穿越、翻越、下穿护栏的现象,驶出角度分别为9.2°和5.4°,表明护栏具有良好的导向作用;小型客车、大型客车碰撞过程中护栏的最大动态变形量分别为480 mm和560 mm,小型客车重心处三向加速度均小于20g;各项安全性能指标均符合现行规范的要求。