[发明专利]一种护栏的公路适应安全性能评价仿真系统及方法

说明书

一种护栏的公路适应安全性能评价仿真系统及方法，以有限元法计算机仿真模拟作为技术手段，通过建立与实际工况相符的1∶1模型，参照《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05‑01)对护栏检测的碰撞条件，对护栏安全性能进行基于计算机仿真技术的护栏公路适应安全性能仿真评价；仿真模拟技术能够摒弃试验场地和车辆受限的弊病，即采用仿真技术模拟车辆模型和公路适应护栏模型等并模拟各种复杂公路路况在不同碰撞条件下对护栏结构的影响，具有费用省、周期短、可模拟各种复杂工况的优势。

技术领域

本发明涉及公路交通安全设施护栏的安全性能检测及评价技术领域，特别是一种护栏的公路适应安全性能评价仿真系统及方法。

背景技术

公路护栏作为事故车辆的最后一道防线，其安全性能至关重要。现行《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013)规定采用实车足尺碰撞试验检测公路护栏的方法和评价指标，其中的“实车足尺碰撞试验”不仅是一个实现评价准确的基本要求，而且是一个确保碰撞试验真实、客观的条件指导，在提高我国公路行车运营安全方面发挥了重要作用，但由于实车足尺碰撞试验在特定试验场内进行，有固定的公路行驶条件或者说有极少部分能够满足现有公路的实际路况，难以真实反映实际复杂公路工程条件，使得当前护栏安全性能评价工作受到较大程度限制，公路上其它沿线设施及交通工程条件可能会对护栏的安全防护性能产生影响，致使交管部门对于护栏的真实防护能力存在疑虑，同时实车足尺碰撞试验需要建造同比例护栏和采购实际运营车辆，具有费用高、周期长、工况单一的缺点。

现阶段试验场地具有固定的加速方式，如坡道加速，重锤加速和电子牵引加速，其经过计算通过固定的位置将势能或电能转化为动能，从而使车辆按照一定速度行驶。但是在实际工程应用中，存在弯道、坡道和桥台跳车等特殊情况，这时在试验场地内就无法精确计算出车辆的行驶速度是通过哪个位置实现，同时公路的复杂路况还存在特定的基础情况和路侧构筑物情况，如将在一定的时间内建造出同比例的实体工程，将花费巨大的造价，同时做完撞击试验后的材料将拆除摒弃，导致资源严重浪费。

发明内容

本发明针对现有护栏评价技术中存在的缺陷或不足，提出一种护栏的公路适应安全性能评价仿真系统及方法，通过计算机仿真技术评价护栏的防护能力，特别是建立了公路适应护栏模型，用以模拟各种复杂路况下的护栏及其所在路况，便于研究各种复杂路况及各种车辆类型下的碰撞模型对公路适应护栏模型结构的影响，有利于交管部门对护栏安全性在真实、客观的监测数据基础上进行综合性的准确评价和把控，也有利于业主和监理根据规范指标要求对护栏进行现场验收。

本发明通过以下技术方案实现：

一种护栏的公路适应安全性能评价仿真系统，包括仿真模型建立与验证模块、仿真碰撞模块、护栏的公路适应安全性能评价模块和护栏的公路适应安全性能评价结论模块，

所述仿真模型建立与验证模块包括护栏模型的建立与验证分模块、车辆模型的建立与验证分模块，

所述车辆模型建立与验证分模块根据现行评价标准规定的车辆类型和/或公路实际车流量选取的一种或多种车辆类型建立并验证车辆模型；

所述护栏模型建立与验证分模块包括基础护栏的模型建立与验证子模块和路况模型子模块，所述基础护栏模型建立与验证子模块根据护栏结构尺寸、材料型号和性能指标严格按照护栏的设计图建立基础护栏模型，并通过所述仿真碰撞模块进行仿真碰撞后的碰撞数据与现有真实护栏样品碰撞试验数据相比对，调整所述基础护栏模型使之得到验证；

所述路况模型子模块包括公路沿线设施子模块和公路基本设施子模块；所述公路沿线设施子模块将公路沿线设施如符合实际公路应用场景的护栏基础、路侧构筑物等影响因素赋予所述基础护栏模型建立子模块，且所述公路基本设施子模块将公路线形、路面建设情况等交通工程的影响因素赋予所述基础护栏模型建立子模块形成公路适应护栏模型；所述护栏模型的建立与验证分模块通过所述仿真碰撞模块进行仿真碰撞后的碰撞数据与现有真实护栏样品碰撞试验数据相比对，调整所述公路适应护栏模型使之得到验证；