中央分隔帶裝配式活動護欄開發

滕玉祿，王東民

（北京市高速公路交通工程有限公司，北京101102）

1 引言

中央分隔帶開口活動護欄作為高速公路不可或缺的安全防護設施，起到特種車輛變道和道路封閉臨時開啟的作用，同時應具備快速開啟功能[1]。傳統的插拔式和推拉式活動護欄具備快速開啟功能，但不具備安全防護能力，失控車輛易穿越與對向行駛的車輛發生二次碰撞惡性事故。

為了滿足公路安全防護需求和使用功能，提出防撞等級為Am級（防護能量≥160kJ）的裝配式活動護欄，其具備快速開啟功能，同時與中央分隔帶開口剛度平順過渡。

2 結構方案設計

依據JTG/T D81—2017《公路交通安全設施設計細則》波形梁護欄結構形式，結合既有高速公路中央分隔帶標準段護欄，本活動護欄采用三波板作為主要結構，三波板下方設置槽鋼橫梁，橫梁高度與小車前保險杠高度一致，可有效攔截小車。裝配式活動護欄采用多個中間框架單元組成，框架下方設置萬向輪，框架之間采用銷式連接，如圖1所示，拔出銷子即移動可快速開啟。中間框架單元需要端部框架單元與中央分隔帶標準段護欄有效連接，為保證將2種結構剛度平順過渡，在端部框架單元內部增設抗彎管，并設置插拔立柱結構。

圖1中間框架單元

3 標準規范要求

依據JTG B05-01—2013《公路護欄安全性能評價標準》要求，護欄安全評價指標應滿足以下要求：（1）能夠阻擋車輛穿越、翻越和騎跨；（2）試驗護欄構件及脫離件不得侵入車輛乘員艙；（3）乘員碰撞速度的縱向與橫向分量均不得大于12m/s；（4）乘員碰撞后加速度的縱向與橫向分量均不得大于200m/s2；（5）車輛碰撞后不得翻車；（6）車輛駛出駛離點后的輪跡導向駛出框時不得越出直線F（見圖2）。

采用小客車、中型客車、中型貨車分別對活動護欄的中部和端部2個碰撞點碰撞試驗條件如表1所示。

圖2車輛碰撞駛出框

表1 Am級活動護欄試驗條件

4 計算機模擬仿真

計算機模擬仿真是采用LS-DYNA971軟件依據車輛實體按相應質量、幾何尺寸、重心位置等技術參數建立車輛模型[2]，以規定的碰撞角度和速度對試驗段碰撞，根據結果中車輛重心處加速度、活動護欄變形破壞情況、車輛駛出軌跡等數據，對其安全性能指標進行分析，確定是否能達到規定的Am級標準。

根據表1建立仿真模型，所有材質均為Q235。小客車、中型客車和中型貨車碰撞后車輛和活動護欄損壞情況如圖3～圖5所示，碰撞加速度和速度如表2所示。

圖3小客車碰撞中部和端部

圖4中型客車碰撞和中部端部

圖5中型貨車碰撞中部和端部

表2乘員碰撞后加速度及乘員碰撞速度

通過計算機模擬仿真分析，裝配式活動護欄各項指標均符合標準中Am級要求。

5 實車足尺碰撞試驗驗證

經過模擬仿真分析過的結構按1∶1比例進行加工制作，形成試驗樣品如圖6所示，經過調試和優化，裝配式活動護欄開啟，滿足快速開啟的使用功能，試驗樣品與兩側波形梁護欄搭接平順[3]，活動護欄各個框架單元構件采用裝配式結構，均可拆裝。

圖6試驗樣品

經實車足尺碰撞試驗驗證，裝配式活動護欄有效夠阻擋車輛穿越、翻越和騎跨。試驗護欄構件及脫離件未侵入車輛乘員艙；乘員碰撞速度的縱向與橫向分量最大值為5.9m/s；乘員碰撞后加速度的縱向與橫向分量最大值為191.4m/s2；車輛碰撞后未發生翻車；車輛駛出駛離點后的輪跡在導向駛出框內時未越出直線F；根據3種車型的6次實車足尺碰撞試驗驗證，各項評價指標均滿足標準的Am級防撞等級要求，防護能量≥160kJ。

6 結論

通過對高速公路中央分隔帶活動護欄的缺陷進行針對性的分析，開發了一種裝配式活動護欄結構，具備快速開啟的使用功能，活動護欄端部與中央分隔帶標準段護欄剛度平順連接；經過計算機模擬仿真和碰撞試驗驗證，裝配式活動護欄各項安全性能評價指標滿足標準中Am級（防護能量≥160kJ）的要求，可提升高速公路中央分隔帶整體防護水平，解決了安全防護漏洞，具有較好的社會經濟效益。