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摘 要：车辆与护栏的碰撞是一个极其复杂的过程，对分流三角端防撞设施进行合理的选择和设置可以有效提高行车安全性[1]，本文提出使用计算机仿真模拟进行分流三角端防护设施分类分析。结合国内公路的现状及需求，设置了分离防撞桶与防撞垫的场景。根据公路运营期分流三角端事故损失调查实例，可为工程设计提供指导。
关键词：车辆;分流三角端;防护设施;模拟分析
中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2021）04-0000-00
0引言
交通安全设施在保证道路安全运行中起着不可替代的作用，其对减轻事故严重程度起着积极作用，被动安全防护设施的防护能力决定了事故发生时造成的人员伤亡和财产损失程度。
现有的分流三角端防护设施，包括了防撞桶和可导向防撞垫，（JTG B05-01-2013）《公路护栏安全性能评价标准》中提出了防撞垫的防护等级与适用条件[2]。国内的防撞垫产品达到了80km/h的防撞等级，现阶段还没有防护100km/h的产品，这制约着更高防护需求的分流三角端的应用，且相对于行业技术标准的发展来说，也是比较滞后的。
随着计算机仿真分析方法在护栏开发领域应用的日趋成熟，国外发达国家尝试将该方法作为护栏安全性能评价的一种手段，并通过实践取得了宝贵经验[3]。欧洲标准委员会（CEN）的“道路安全防护系统计算机模拟的术语、方法、标准”草案规定“经过实车碰撞检测的道路安全设施，如果计算机模拟结果与实车碰撞试验结果各项指标一致，对于护栏的某些非关键因素改进无须再进行实车碰撞试验，可用计算机仿真分析方法评价这种改进后的安全设施的防护性能”。香港特别行政区政府路政署桥梁护栏及路旁围栏车辆碰撞研究-可行性研究中，应用经过校核的计算机仿真模型对多种护栏结构进行了开发和安全评价，取得了宝贵经验。
1仿真模型的建立
分流三角端的防護，主要是针对驾驶员的安全而设定，因此仅对小型客车建立模型进行仿真分析，依据我国小客车的主要特点，建立的小型车辆有限元模型如图1所示，主要有限元参数，见表1，主要结构参数，见表2。
车辆模型坐标（以车辆的初始状态为准）：车辆行驶方向为x坐标，宽度方向为y坐标，z方向垂直于xy平面。
同时参照现有公路的护栏形式，对分流三角端的防撞桶与可导向防撞垫建立了足尺模型，如图2所示。
2分流三角端防护计算机仿真模拟
分析分流三角端的防护需求，研究中采用计算机仿真分析技术手段，进行了模拟碰撞分析。设计碰撞速度为100km/h。
2.1防撞桶防护仿真
防撞桶对车辆的阻挡作用很小，三角端波形梁护栏发生了较大的变形，如图3所示。
2.2 防撞垫防护仿真
防撞垫采用了汽车上采用的吸能梁式吸能构件，可大大降低吸能构件的材料用量，将吸能构件的材料性能完全发挥出来[4]。
按照现行规范要求，研究中对防撞垫进行了正面碰撞、正面偏置碰撞、侧面碰撞、正面斜碰碰撞四次模拟[5]。正面碰撞结果，如图4所示，可导向防撞垫的防护吸能满足评价标准要求，防撞垫最大变形量：2921.18mm，乘员加速度峰值：131.678m/s2，对应速度值：11.989m/s。
正面偏置碰撞结果，如图5所示，可导向防撞垫的防护吸能满足评价标准要求，防撞垫最大变形量：2428.46mm，乘员加速度峰值：126.918m/s2，对应速度值：11.732m/s。
侧面碰撞结果，如图6所示，可导向防撞垫的防护吸能满足评价标准要求，防撞垫最大变形量：211.046mm，乘员加速度峰值：加速度峰值：x向86.116m/s2，y向90.654m/s2，对应速度值：x向1.124m/s，y向7.410m/s。
正面斜碰碰撞结果，如图7所示，可导向防撞垫的防护吸能满足评价标准要求，防撞垫最大变形量：2440.04mm，乘员加速度峰值：加速度峰值：x向121.101m/s2，y向40.23m/s2，对应速度值：x向7.725m/s，y向0.647m/s。
3结语
本文对分流三角端的防护设施进行了计算机仿真模拟，验证了可导向防撞垫对高速车辆的防护效能，对实车碰撞试验有较好的指导作用，同时验证了防撞桶对高速车辆起不到应有的防护作用的结论[6]。采用分流三角端的防护措施，在高速条件下采用防撞垫，遇到低速度条件下预算不充足时，可酌情考虑采用防撞桶。
参考文献
[1]JTG D81-2017.公路交通安全设施设计规范[S].北京：人民交通出版社股份有限公司出版，2017.
[2]B05-01-2013.公路护栏安全性能评价标准[S].北京：人民交通出版社出版，2013.
[3]闫书明.有限元仿真方法评价护栏安全性能的可行性[J].振动与冲击，2011（1）：52-56.
[4]闫书明.可导向防撞垫系统碰撞分析[J].特种结构，2012，29（6）：99-103.
[5]游克思，孙璐，顾文钧.基于车辆动力学仿真模拟和风险分析的道路危险路段识别[J].东南大学学报（自然科学版），2012（1）：150-155.
[6]刘炜.公路安全防护设施的防护漏洞及处治措施[J].交通世界，2018（7）：164-165.
收稿日期：2021-03-05
作者简介：张玲（1972—），女，云南玉溪人，中专，工程师，研究方向：交通工程。
Computer Simulation Research on Protective Facilities at the Triangle End of Highway Diversion
ZHANG Ling
（Yunnan Yunlu Engineering Inspection Co. ， Ltd.，Kunming Yunnan 650000）
Absrtact： The collision between a vehicle and a guardrail is an extremely complicated process. Reasonable selection and setting of anti-collision facilities at the triangulation end can effectively improve driving safety [1]. This paper proposes to use computer simulation to classify the triangulation end protection facilities. analysis. Combined with the current situation and demand of domestic highways， a scene of separating the anti-collision bucket and the anti-collision pad was set up. According to the investigation of the loss of the tributary accident during the operation period of the highway， it can provide guidance for the engineering design.
Keywords： Vehicle; Shunt Triangle; protective facilities; simulation analysis
关键词：车辆;分流三角端;防护设施;模拟分析
中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2021）04-0000-00
0引言
交通安全设施在保证道路安全运行中起着不可替代的作用，其对减轻事故严重程度起着积极作用，被动安全防护设施的防护能力决定了事故发生时造成的人员伤亡和财产损失程度。
现有的分流三角端防护设施，包括了防撞桶和可导向防撞垫，（JTG B05-01-2013）《公路护栏安全性能评价标准》中提出了防撞垫的防护等级与适用条件[2]。国内的防撞垫产品达到了80km/h的防撞等级，现阶段还没有防护100km/h的产品，这制约着更高防护需求的分流三角端的应用，且相对于行业技术标准的发展来说，也是比较滞后的。
随着计算机仿真分析方法在护栏开发领域应用的日趋成熟，国外发达国家尝试将该方法作为护栏安全性能评价的一种手段，并通过实践取得了宝贵经验[3]。欧洲标准委员会（CEN）的“道路安全防护系统计算机模拟的术语、方法、标准”草案规定“经过实车碰撞检测的道路安全设施，如果计算机模拟结果与实车碰撞试验结果各项指标一致，对于护栏的某些非关键因素改进无须再进行实车碰撞试验，可用计算机仿真分析方法评价这种改进后的安全设施的防护性能”。香港特别行政区政府路政署桥梁护栏及路旁围栏车辆碰撞研究-可行性研究中，应用经过校核的计算机仿真模型对多种护栏结构进行了开发和安全评价，取得了宝贵经验。
1仿真模型的建立
分流三角端的防護，主要是针对驾驶员的安全而设定，因此仅对小型客车建立模型进行仿真分析，依据我国小客车的主要特点，建立的小型车辆有限元模型如图1所示，主要有限元参数，见表1，主要结构参数，见表2。
车辆模型坐标（以车辆的初始状态为准）：车辆行驶方向为x坐标，宽度方向为y坐标，z方向垂直于xy平面。
同时参照现有公路的护栏形式，对分流三角端的防撞桶与可导向防撞垫建立了足尺模型，如图2所示。
2分流三角端防护计算机仿真模拟
分析分流三角端的防护需求，研究中采用计算机仿真分析技术手段，进行了模拟碰撞分析。设计碰撞速度为100km/h。
2.1防撞桶防护仿真
防撞桶对车辆的阻挡作用很小，三角端波形梁护栏发生了较大的变形，如图3所示。
2.2 防撞垫防护仿真
防撞垫采用了汽车上采用的吸能梁式吸能构件，可大大降低吸能构件的材料用量，将吸能构件的材料性能完全发挥出来[4]。
按照现行规范要求，研究中对防撞垫进行了正面碰撞、正面偏置碰撞、侧面碰撞、正面斜碰碰撞四次模拟[5]。正面碰撞结果，如图4所示，可导向防撞垫的防护吸能满足评价标准要求，防撞垫最大变形量：2921.18mm，乘员加速度峰值：131.678m/s2，对应速度值：11.989m/s。
正面偏置碰撞结果，如图5所示，可导向防撞垫的防护吸能满足评价标准要求，防撞垫最大变形量：2428.46mm，乘员加速度峰值：126.918m/s2，对应速度值：11.732m/s。
侧面碰撞结果，如图6所示，可导向防撞垫的防护吸能满足评价标准要求，防撞垫最大变形量：211.046mm，乘员加速度峰值：加速度峰值：x向86.116m/s2，y向90.654m/s2，对应速度值：x向1.124m/s，y向7.410m/s。
正面斜碰碰撞结果，如图7所示，可导向防撞垫的防护吸能满足评价标准要求，防撞垫最大变形量：2440.04mm，乘员加速度峰值：加速度峰值：x向121.101m/s2，y向40.23m/s2，对应速度值：x向7.725m/s，y向0.647m/s。
3结语
本文对分流三角端的防护设施进行了计算机仿真模拟，验证了可导向防撞垫对高速车辆的防护效能，对实车碰撞试验有较好的指导作用，同时验证了防撞桶对高速车辆起不到应有的防护作用的结论[6]。采用分流三角端的防护措施，在高速条件下采用防撞垫，遇到低速度条件下预算不充足时，可酌情考虑采用防撞桶。
参考文献
[1]JTG D81-2017.公路交通安全设施设计规范[S].北京：人民交通出版社股份有限公司出版，2017.
[2]B05-01-2013.公路护栏安全性能评价标准[S].北京：人民交通出版社出版，2013.
[3]闫书明.有限元仿真方法评价护栏安全性能的可行性[J].振动与冲击，2011（1）：52-56.
[4]闫书明.可导向防撞垫系统碰撞分析[J].特种结构，2012，29（6）：99-103.
[5]游克思，孙璐，顾文钧.基于车辆动力学仿真模拟和风险分析的道路危险路段识别[J].东南大学学报（自然科学版），2012（1）：150-155.
[6]刘炜.公路安全防护设施的防护漏洞及处治措施[J].交通世界，2018（7）：164-165.
收稿日期：2021-03-05
作者简介：张玲（1972—），女，云南玉溪人，中专，工程师，研究方向：交通工程。
Computer Simulation Research on Protective Facilities at the Triangle End of Highway Diversion
ZHANG Ling
（Yunnan Yunlu Engineering Inspection Co. ， Ltd.，Kunming Yunnan 650000）
Absrtact： The collision between a vehicle and a guardrail is an extremely complicated process. Reasonable selection and setting of anti-collision facilities at the triangulation end can effectively improve driving safety [1]. This paper proposes to use computer simulation to classify the triangulation end protection facilities. analysis. Combined with the current situation and demand of domestic highways， a scene of separating the anti-collision bucket and the anti-collision pad was set up. According to the investigation of the loss of the tributary accident during the operation period of the highway， it can provide guidance for the engineering design.
Keywords： Vehicle; Shunt Triangle; protective facilities; simulation analysis