[01631536]新型柔性高速公路护栏的优化设计和冲击特性研究

近些年,高速公路、城市立交、高架道路等大量兴建,交通运输网日趋密集,全球的汽车保有量也较大幅度增长。据国际能源署（IEA）于伦敦发布的2011年度能源展望（WEO）中预测,到2035年全球的乘用车保有量将达到17亿辆。交通事故的发生率增高,交通安全倍受关注。 尽管高速公路护栏都按其设计标准进行设计,但Neuman等人对美国联邦公路管理局的统计数据进行了分析,发现平均每年每200米高速路上约有250次的撞击中央护栏事件,且这类事件是高速路上其它类型交通事故的3倍之多。据统计,全世界有3200 多万人死于车祸,1亿多人伤残。我国的交通情况更令人担忧,其汽车拥有量仅占世界的约2%,而交通事故死亡人数却占世界的约16%。2001年全年发生交通事故2.5万起,死亡3150人,受伤9.9万人,造成直接经济损失4.1亿元;2005年发生的交通事故中,高速公路上发生的占55%,其中30%的车辆是与高速公路撞击或者直接越出路面造成的,且特、重大恶性交通事故占该类事故总数的62%以上,且交通事故的发生率呈逐年上升趋势。交通安全已成为一个世界性的难题。那么,公路新型护栏的设计将成为新的研究课题。为此,研究如何设计抗撞击能力更好的护栏对交通事故的防治,尤其是对特、重大交通事故的防治具有相当重要的现实意义。 当车辆以一定撞击角撞击高速公路护栏时,护栏一方面需要阻拦车辆冲下路基,另一方面需要尽可能使车辆以较小角度回弹返回正常车道。从冲击动力学角度来看,即在给定车辆动量和撞击角度下,护栏主要发挥拦阻和回弹作用。为此,一个理想的护栏结构既需要一定的强度（不完全破坏）,又需要必要的缓冲和能量吸收能力,在拦阻过程中通过必要的变形吸收一定量的车辆动能,使得撞击造成的对车辆回弹力将车辆引导到正常的运行方向。本项目建议的新概念护栏研究就是基于冲击动力学成果,其关键在于设计和研发兼具吸能和缓冲特性的结构元件,尽可能地延长车辆-护栏接触时间,降低撞击力,有效实现拦阻和引导车辆返回原车道的目的。本项目给出了新型柔性吸能元件防阻块的护栏设计方案,进行了泡沫材料填充波形护栏和柔性防撞圈复式结构波形护栏的模型撞击试验,分析护栏的撞击损伤和破坏的机理,数值模拟车辆的冲击响应。