Диссертация (1173104), страница 13
Текст из файла (страница 13)
РАЗРАБОТКА СОВРЕМЕННЫХ НОРМАТИВНЫХТРЕБОВАНИЙ К ДОРОЖНЫМ БАРЬЕРНЫМ ОГРАЖДЕНИЯМ ИОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХИСПЫТАНИЙ4.1.Исследования влияния режимов испытаний на потребительскиехарактеристики барьерных огражденийЗа последнее время практика натурных испытаний БДО показала, чтоблизкие по конструкции, а иногда и идентичные конструкции, при испытанияхпоказывают различные значения потребительских характеристик, особенно этокасается динамических прогибов и фактической величины энергии удара.Натурные испытания должны быть проведены в соответствии с ГОСТ 331292014 [10].
В [10] указываются допуски по массе автомобиля (+/- 0,4÷0,75 т) и поскорости движения в пределах 5%. Эти показатели перешли из нормативныхдокументов [13, 14], которые традиционно использовались при оценке результатовиспытаний.Рассмотрим влияние упомянутых выше допусков на фактические результатыиспытаний для БДО с удерживающей способностью У4 (300 кДж).Для получения соответствующей энергии удара масса автобуса должнасоставлять 15 т, угол наезда – 20 град., скорость – 67 км/ч (18,61 м/с). Подставляяданные значения в формулу (1) получаем значение У = 303,9 кДж. Фактическаяэнергия удара с учетом максимальных и минимальных допусков приведена втаблице 4.1.Полученные данные показывают, что при натурных испытаниях фактическаяэнергия удара конструкции БДО, спроектированного на удерживающуюспособность У4 (300 кДж), может отличаться от неё почти на 50 кДж, и БДО можетбыть отнесено, как к уровню У3 (250 кДж), так и к уровню У5 (350 кДж) [10].115Таблица 4.1 – Режимы испытаний по ГОСТ 33129-2014 с учетом максимальныхдопусков к автомобилю№ Проектныйп/п уровеньудерживающейспособности1У42У43У4Тип ТСМассаТС, тСкоростьнаезда,км/чУголнаезда,градАвтобусАвтобусАвтобус14,51515,563,656770,35202020Фактическаяэнергияудара, кДжЕ = Уф265,11303.88346,88Такое отличие между заявленной проектной и фактической величинамиудерживающей способности (У) является недопустимым и свидетельствует онеобходимости доработки методов испытаний дорожных ограждений.Существенной проблемой являются требования [10] по подбору ТС дляиспытаний.
Так, ограждение может быть испытано наездом как автобуса, так игрузового ТС. Следует отметить, что автобусы для испытаний подбираютсядостаточно произвольно, соблюдается в основном значение массы, чтоосуществляется путем их догрузки балластным грузом. Что касается грузовыхавтомобилей, то их конструкция тоже может быть различной, особенно при этомможет отличаться расположение центра масс. Очевидно, что результатыиспытаний с учетом влияния этих факторов также отличаются.Для сопоставления требований к отечественным и зарубежным режимамиспытаний был проведен анализ режимов испытаний по Европейскому стандартуEN 1317-2 [58] и американскому стандарту MASH [74] для уровня удерживающейспособности 300 кДж.
Исследования показали, что наиболее близким котечественным режимам является режим испытаний по EN 1317-2 - TB 51 [57],(таблица 4.2)Таблица 4.2 – Режимы испытаний по EN 1317-2.Наименование Режим Тип ТСМасса СкоростьстандартаТС, тнаезда,км/чEN 1317-2TB 51 Автобус1370УголЭнергиянаезда, удара,градкДж20287,48116Рассмотрениемногочисленныхпротоколовнатурныхиспытаний,представленных различными изготовителями БДО, показывает, что различия вскорости наезда автомобиля при натурных испытаниях составляют +/- 2 км/ч,(таблица 4.3).Таблица 4.3 – Параметры ТС при натурных испытанияхПротоколНеобходимаяФактическаянатурныхскорость поскорость наезда,испытанийГОСТ 33129, км/чкм/ч№113-146769187-146766,940-156767,379-136768.36191-146766,963-176767,8255-176766.9Различие вскорости ТС,км/ч2-0,10,31,36-0,10,8-0,1Для исследования влияния допусков по массе и скорости наезда ТС припроведении натурных испытаний на потребительские характеристики БДО намибыло проведено 4 виртуальных испытания с режимами, приведенными в таблице4.4.Таблица 4.4 – Режимы испытаний.1АвтобусМассаавтобуса,т152Автобус15,5206833334АвтобусАвтобус14,51320206670276278ТестТип ТС№20Скоростьнаезда,км/ч67Фактическаяэнергияудара, кДж304Угол наезда,градВо всех стандартах, в том числе и в [10, 14], не указывается точкасоприкосновения при ударе ТС об ограждение, имеется лишь общее указание, что117место удара должно находиться на 1/3 длины от начала БДО.
В то же время контактавтомобиля с БДО может приходиться как на стойку, так и между стойкамиограждения. В связи с этим сравнительные виртуальные испытания БДО былипроведены с этими двумя вариантами удара. Результаты испытаний приведены втаблице 4.5.Таблица 4.5 – Результаты виртуальных испытанийТест №Удар между стойкамиУдар в стойкуПараметрыогражденияМасса ТС, т123412341515,514,5131515,514,513Скорость наезда, км/ч6768667067686670Энергия удара, кДж304324285288304324285288Динамический прогиб, м0,991,060,930,850,961,010,880,86Рабочая ширина, мИндекс тяжеститравмированияКоличестводеформируемых стоек, штКоличестводеформируемых балок, штУгол выезда, град1,341,511,481,421,181,401,421,490,150,150,150,210,150,160,180,16786877575646554658776877111811259131021Угол крена, градАнализ данных таблицы 4.5 показывает, что при ударе ТС между стойкамиограждения динамический прогиб больше, а также больше и количествоповрежденных элементов ограждения.
Наиболее критичными являются испытания№2 и №4. При испытании №2 энергия удара превышает энергию удара по тесту 4на 36 кДж. При этом стоит отметить разницу в массе автобуса 2,5 т, а в скоростинаезда – всего 2 км/ч. С увеличением скорости наезда ТС и с уменьшением массынаблюдается увеличение угла крена автобуса с 18° до 25°(рисунок 4.1).Таким образом, при наезде автобуса с меньшей массой, но с большойскоростью, с заявляемой проектной энергией удара в 300 кДж может произойти118переезд или опрокидывание ТС через ограждение. Это тем более вероятно, чтодопустимая скорость ТС на дорогах общего пользования составляет 90 км/ч.Тест №2Тест №4Динамический прогиб – 1,06 мРабочая ширина – 1,51 мДинамический прогиб – 0,82 мРабочая ширина – 1,4 мРисунок 4.1 – Сравнение тестов №2 и №4Проведенный анализ показал, что необходима коррекция режимовиспытаний в нормативных документах, и это исследование должно быть увязано срассмотрением фактических транспортных потоков, что требует отдельногоизучения.На основании таблицы 4.5 можно рекомендовать внести изменения внормативные документы, ужесточив значения допусков по скорости наезда и помассе ТС как при натурных, так и при виртуальных испытаниях, проводимых сцелью сертификации БДО по ТР ТС 014/2011 «Безопасность автомобильныхдорог», установив отклонение в скорости движения ТС в пределах +/- 2 км/ч отрасчетного и отклонение по массе ТС в пределах +/- 100 кг.Введение предлагаемых допусков будет обеспечивать максимальнуюразницу в значении фактической энергии удара +/- 25 кДж, что будет влиять назначения динамического прогиба и рабочей ширины БДО не более чем +/- 0,2 м.119Таким образом, на основании проведенного исследования предлагаетсяввести классы динамического прогиба и рабочей ширины ограждения (таблица 4.6и 4.7).
Примерно такой же подход реализован в EN 1317-2 [58].Введение класса динамического прогиба и рабочей ширины огражденияпозволит уравновесить всех изготовителей БДО и не проводить дополнительныеиспытания с другим типом автобуса для снижения прогиба на 5-10 см, в то времякак при реальной эксплуатации наезд может быть совершен любым ТС.Таблица 4.6 - Классы динамического прогибаКлассдинамического Значение динамического прогиба, мпрогибаД1≤0,4Д2≤0,6Д3≤0,8Д4≤1,0Д5≤1,2Д6≤1,4Д7≤1,6Д8≤1,8Д9≤2,0Д10>2,0Таблица 4.7 - Классы рабочей шириныКласс рабочейшириныР1Р2Р3Р4Р5Р6Р7Р8Р9Значение рабочей ширины, м≤0,6≤0,8≤1,0≤1,2≤1,4≤1,6≤1,8≤2,0>2,04.2.Формирование области применения виртуальных испытаний в системесертификации на соответствие требованиям ТР ТС 014/120Исследования показали, что проверка адекватности расчетной модели БДОдолжна быть осуществлена путем сравнения результатов виртуальных испытанийнаездом автомобиля с результатами аналогичных натурных или (и) стендовыхстатических и ударных испытаний – валидация моделей.
Удовлетворительнойсчитается модель со сходимостью результатов до 90 % [45]. После положительныхрезультатов валидации разработанная модель БДО, «базовая» в определенныхслучаях, может быть использована для виртуальных сертификационных испытанийпри незначительных изменениях конструктивных параметров элементов БДО илиизменений параметров условий наезда автомобиля. Эти соображения сразупозволяют ускорить процесс внедрения новых конструкций, внесения изменений вних, а также уменьшить стоимость доводочных работ и работ по сертификацииизделий. Однако указанные отличия параметров БДО от базовой модели должныбыть ограничены.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
