中央分隔带装配式活动护栏开发

滕玉禄，王东民

（北京市高速公路交通工程有限公司，北京101102）

1 引言

中央分隔带开口活动护栏作为高速公路不可或缺的安全防护设施，起到特种车辆变道和道路封闭临时开启的作用，同时应具备快速开启功能[1]。传统的插拔式和推拉式活动护栏具备快速开启功能，但不具备安全防护能力，失控车辆易穿越与对向行驶的车辆发生二次碰撞恶性事故。

为了满足公路安全防护需求和使用功能，提出防撞等级为Am级（防护能量≥160kJ）的装配式活动护栏，其具备快速开启功能，同时与中央分隔带开口刚度平顺过渡。

2 结构方案设计

依据JTG/T D81—2017《公路交通安全设施设计细则》波形梁护栏结构形式，结合既有高速公路中央分隔带标准段护栏，本活动护栏采用三波板作为主要结构，三波板下方设置槽钢横梁，横梁高度与小车前保险杠高度一致，可有效拦截小车。装配式活动护栏采用多个中间框架单元组成，框架下方设置万向轮，框架之间采用销式连接，如图1所示，拔出销子即移动可快速开启。中间框架单元需要端部框架单元与中央分隔带标准段护栏有效连接，为保证将2种结构刚度平顺过渡，在端部框架单元内部增设抗弯管，并设置插拔立柱结构。

图1中间框架单元

3 标准规范要求

依据JTG B05-01—2013《公路护栏安全性能评价标准》要求，护栏安全评价指标应满足以下要求：（1）能够阻挡车辆穿越、翻越和骑跨；（2）试验护栏构件及脱离件不得侵入车辆乘员舱；（3）乘员碰撞速度的纵向与横向分量均不得大于12m/s；（4）乘员碰撞后加速度的纵向与横向分量均不得大于200m/s2；（5）车辆碰撞后不得翻车；（6）车辆驶出驶离点后的轮迹导向驶出框时不得越出直线F（见图2）。

采用小客车、中型客车、中型货车分别对活动护栏的中部和端部2个碰撞点碰撞试验条件如表1所示。

图2车辆碰撞驶出框

表1 Am级活动护栏试验条件

4 计算机模拟仿真

计算机模拟仿真是采用LS-DYNA971软件依据车辆实体按相应质量、几何尺寸、重心位置等技术参数建立车辆模型[2]，以规定的碰撞角度和速度对试验段碰撞，根据结果中车辆重心处加速度、活动护栏变形破坏情况、车辆驶出轨迹等数据，对其安全性能指标进行分析，确定是否能达到规定的Am级标准。

根据表1建立仿真模型，所有材质均为Q235。小客车、中型客车和中型货车碰撞后车辆和活动护栏损坏情况如图3～图5所示，碰撞加速度和速度如表2所示。

图3小客车碰撞中部和端部

图4中型客车碰撞和中部端部

图5中型货车碰撞中部和端部

表2乘员碰撞后加速度及乘员碰撞速度

通过计算机模拟仿真分析，装配式活动护栏各项指标均符合标准中Am级要求。

5 实车足尺碰撞试验验证

经过模拟仿真分析过的结构按1∶1比例进行加工制作，形成试验样品如图6所示，经过调试和优化，装配式活动护栏开启，满足快速开启的使用功能，试验样品与两侧波形梁护栏搭接平顺[3]，活动护栏各个框架单元构件采用装配式结构，均可拆装。

图6试验样品

经实车足尺碰撞试验验证，装配式活动护栏有效够阻挡车辆穿越、翻越和骑跨。试验护栏构件及脱离件未侵入车辆乘员舱；乘员碰撞速度的纵向与横向分量最大值为5.9m/s；乘员碰撞后加速度的纵向与横向分量最大值为191.4m/s2；车辆碰撞后未发生翻车；车辆驶出驶离点后的轮迹在导向驶出框内时未越出直线F；根据3种车型的6次实车足尺碰撞试验验证，各项评价指标均满足标准的Am级防撞等级要求，防护能量≥160kJ。

6 结论

通过对高速公路中央分隔带活动护栏的缺陷进行针对性的分析，开发了一种装配式活动护栏结构，具备快速开启的使用功能，活动护栏端部与中央分隔带标准段护栏刚度平顺连接；经过计算机模拟仿真和碰撞试验验证，装配式活动护栏各项安全性能评价指标满足标准中Am级（防护能量≥160kJ）的要求，可提升高速公路中央分隔带整体防护水平，解决了安全防护漏洞，具有较好的社会经济效益。