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高速公路Am级改型护栏防穿越能力优化研究
| 论文题名： | 高速公路Am级改型护栏防穿越能力优化研究 |
| 关键词： | 道路交通安全;Am级护栏;改型护栏;中型货车;多目标优化;防穿越能力 |
| 摘要： | 高速公路护栏可有效阻挡车辆冲出路外，降低事故危害水平，而随着目前高速公路通行货车数量增加及车辆性能的提升，常用Am护栏防护性已难以满足货车防护性能要求。目前部分路段仍继续使用此类护栏，已发生多起货车穿越中分带护栏至对向车道的重大交通事故，造成群死群伤。因此，研究Am级改型护栏在中型货车失控碰撞条件下的防穿越能力，并在此基础上优化改型护栏的综合防护能力，对于提升现有护栏综合防护能力及降低经济成本具有重要意义。 研究根据计算机仿真方法建立汽车护栏碰撞有限元模型，通过Hypermsh分别建立1.5t的SUV小车、10t中型货车、12.5t中型货车模型，基于2006版《公路交通安全设施设计规范》建立Am级波形梁护栏及其3种改型护栏模型，设置10t中型货车重量、60Km/h、20°碰撞角度与12.5t中型货车重量、80Km/h、30°碰撞角度的两种碰撞条件，通过碰撞轨迹、加速度及位移等指标进行评价。分析Am级护栏在不同碰撞条件下的防护能力，验证改型护栏对货车失控条件下的防穿越及防护能力，并根据各改型护栏结构形式的适用特点，确定防穿越能力最优的护栏改造形式。在此基础上，分析新增部件与防护能力的作用关系，以提升综合防护能力与降低经济成本为目标，进行多目标优化设计。 研究为不同安全水平道路选择护栏改造结构形式提供参考依据，为进一步合理利用高速公路陈旧护栏，升级道路安全水平提供解决方案，提高改造型护栏结构的可推广性与适用性。研究主要结论如下： （1）针对Am级改型护栏防穿越能力，当道路货车行驶车速普遍不高时可只采用拱形加固护栏，车速较高情况宜采用双层波形梁护栏并加固立柱强度，或直接采用双层波形梁拱形加固护栏。 （2）改型护栏结构设计与防护能力存在明显作用关系。双层波形梁拱形加固护栏结构设计中，拱形高度降低，护栏防护能力增加。上梁板厚度与拱形厚度均以T=3.0mm为阈值，上梁板厚度gt;3.0mm，护栏综合防护能力无明显变化，低于该值则明显改善。拱形厚度lt;3.0mm，中型货车均发生侧翻，大于该值则均被有效阻挡。 （3）优化后每1公里双层波形梁拱形加固护栏可节省2460.8kg钢材消耗量，节省6.9%钢材消耗量。双层波形梁拱形加固护栏结构设计中，拱形高度宜选择80mm，上梁板厚度宜在2mm-3mm范围，拱形厚度宜在3mm-5mm，护栏综合防护能力更优。 （4）优化设计为处置拆除后的Am级护栏提供了解决方案，可将波形梁板作为双层波形梁拱形加固护栏中T=4.0mm厚度的上梁板，并通过优化设计拱形结构厚度保证护栏整体防护能力实现再利用。 |
| 作者： | 张翔 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 蒙华;刘唐志 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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