防大客车侧翻的半刚性护栏研究

【摘要】大客车侧翻现象是一种日常生活中最常见的交通事故之一，也是造成人身和财产损失最严重的情况之一。作为高速公路上的最后一道防线：半刚性护栏，其重要作用可想而知。国内外对于半刚性护栏的研究已有多年，并取得了一定的成果，但对防大客车侧翻的半刚性护栏研究还未出现。本文在前人研究工作的基础上，以防止大客车侧翻为研究目的，对半刚性护栏的结构参数进行了分析及优化，并设计出带有改进立柱结构可有效防止客车侧翻的护栏。论文主要的工作内容如下：首先进行侧翻数学模型的推导。以轿车与地面拌翻临界侧翻力模型为基础，提出了护栏与大客车碰撞的临界力模型。采用MATLAB计算得到规律曲线，并对其进行分析，提炼出影响侧翻的主要因素，为后续的研究做准备，并提供护栏防侧翻性能的评价指标。然后建立大客车及护栏有限元模型，并对其进行验证。以某客车项目提供的12米大客车UG三维模型，建立其有限元模型，并进行侧翻仿真实验，通过对比试验及仿真的加速度曲线及能量分析，验证了模型的可靠性。参照《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》(JTJ074-1994)中对护栏尺寸的规定，建立了护栏的三维模型及建立有限元模型，并进行护栏冲击载荷仿真实验。与《冲击荷载下高速公路护栏的实验研究和优化分析》中的实验数据进行对比，验证了护栏模型的可靠性。随后研究分析了护栏结构参数对影响大客车侧翻的影响，以立柱直径，厚度，护栏高度等五项参数为试验因子，进行L18(2×34)的正交仿真试验。并对仿真后的曲线及数据进行分析与归纳，确定了护栏影响大客车侧翻的显著性因素，并得出最优组合值护栏。最后基于最优组合值护栏，结合钢板弹簧原理，提出了更合理的护栏形式：改进立柱型护栏，通过其与改进前的最优组合值护栏对比，表明改进立柱型护栏是可有效防止大客车侧翻的半刚性护栏，且优于传统护栏。结果表明：改进立柱型护栏的撞后最大倾角为22°，碰撞力冲量为51.5kΝs，最大动态位移为602mm，使大客车产生的最大质心Z向位移为168mm；均小于最优组合值护栏对应的42°，52.4kΝs，876mm，180.8mm。因此，推断出改进立柱型护栏是具有很好防大客车侧翻性能的半刚性护栏。
【作者】孔成；
【导师】杨济匡；
【作者基本信息】湖南大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】大客车；侧翻；半刚性护栏；有限元；正交分析；

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