Диссертация (1173104), страница 15
Текст из файла (страница 15)
При проведении натурных испытаний одной и той же конструкциизначения фактической энергии удара, динамического прогиба и рабочей шириныограждения всегда отличаются, так как БДО испытывают автомобилями различныхмарок с разной жесткостью конструкции. В соответствии с проведеннымиисследованиями величины допусков по массе и скорости наезда автомобиля принатурных испытаниях могут существенно повлиять на значение динамическогопрогиба БДО (до 20 % при прогибе ограждения в 1 м.).В настоящее время натурные испытания проводятся для БДО, установленныхна прямолинейных участках, в то время как БДО могут быть установлены накривых малого радиуса в плане.
Виртуальные испытания позволяют полностьювоссоздать дорожные условия и провести соответствующие расчеты. Данная задачаявляется актуальной для анализа ДТП, и ее предлагается решать путем вариантныхрасчетов с учетом схемы (схем) ДТП. Общая структура решения приведена наПроверка соответствияпараметровустановленного вместе ДТП БДО путемвиртуальныхиспытанийСоставлениевариантной таблицыпараметров дляопределения областивозможныхпараметровМоделированиевариантовнаезда автомобиля-участникаДТП.Варьируемые параметры:скорость автомобиля, масса,угол наезда (траектория), учетдорожных условий, наличиедополнительного объектаЗаключениерисунке 4.8.Рисунок 4.8 – Схема анализа ДТППредложеннаясхемаанализаДТПсводитсякпоследовательному(параллельному) решению нескольких задач, количество вариантов определяетсяситуационным анализом.
Для определения фактической энергии удара, а такжевосстановления полной картины ДТП необходимо разработать КЭ модель участкадороги с учетом его расположения в плане, а также продольного и поперечного129профиля, модель конкретного ТС – участника ДТП, определить (по возможности)дислокацию остальных участников движения на момент нарушения движения.После этого необходимо определить возможные параметры ДТП (масса, скоростьи угол наезда ТС) и провести соответствующие виртуальные испытания.Приведенная схема была реализована для анализа ДТП, произошедшего12.06.2017 г.
на уч. км 702 дороги Р-258 «Байкал». В соответствии с данными ДТПавтобус массой 14 т двигался со скоростью 65 км/ч и на повороте радиусом 35 мпродолжил прямолинейное движение и вылетел с дороги под углом 34°. Барьерноедорожное ограждение (удерживающей способностью 190 кДж) на этом участкебыло частично снято в связи с реконструкцией участка, был установлен знакограничения скорости – 30км/ч. Основной вопрос состоял в том, способно лиограждение 21-ДО/190-0,75-2,0 надежно и безопасно изменить траекториюдвижения автобуса и вернуть его на полосу движения.Направление движенияавтобусаМестоДТПРисунок 4.9 – Схема ДТП на автодороге Р-258 «Байкал»Для анализа данной задачи было решено:1) определить фактическую удерживающую способность демонтированногоограждения и сопоставить с заявленной;1302) разработать КЭ модель автодороги с учетом продольного и поперечногопрофиля автомобильной дороги;3) ВоссоздатьДТП(виртуальноемоделирование)исоставитьсоответствующее Заключение.Для проверки соответствия параметров установленного БДО былипроведены виртуальные испытания по ГОСТ 33129, которые подтвердилизаявленные потребительские характеристики.Далее ограждение моделировалось в соответствии с его проектнымрасположением на автомобильной дороге Р-258 «Байкал», км 702 (ПК 34+40 – ПК35+20) с учетом плана и продольного профиля дороги (рисунок 4.16).(а)(б)(в)Рисунок 4.16 – Ограждение 21-ДО/190-0,75-2,0: а) вид сбоку, б) вид сверху в)общий видВиртуальные испытания проводились в 2-х вариантах: при угле наезда в 20°и 34°.131При наезде под углом в 20° ограждение способно надежно и безопасноизменить траекторию движения и вернуть автобус на полосу движения, при этомотмечается несколько характерных особенностей удара на малой кривизне дороги.В процессе наезда происходит не один удар передней и задней частью, как привзаимодействии с прямым ограждением, а несколько последовательных ударов.Это объясняется геометрией самого ограждения и углом выезда автобуса.
Еслипосле удара задней частью направление движения автобуса пересекает осьограждения, тогда произойдет выезд автобуса (рисунок 4.18). Тогда как скриволинейным ограждением это возможно только в случае, когда угол выездабудет достаточно большой. Такой угол выезда может возникнуть только призначительном прогибе ограждения.абРисунок 4.18 – Автобус и ограждение: а – угол выезда; б – ограждение послепервого удараТакже следует отметить интересную особенность удара по криволинейномуограждению – балка стремится выпрямиться, тем самым создавая значительнуюрастягивающую нагрузку на консоль-амортизатор и болты (рисунок 4.19).
Приэтом возможно отсоединение балки от стоек, которые еще не находятся в зонеудара, что может привести к непредсказуемому поведению ограждения. На рисунке4.19 приведены консоли-амортизаторы, находящиеся впереди рабочей областиограждения. Как видно, они уже в эти моменты времени значительно132деформированы (некоторые перешли в пластическую стадию) и напряжены,притом, что удар по ним еще не произошел.(а)(б)Рисунок 4.19 – Деформации КА впереди рабочей области ограждения: а – видсверху, б – вид в изометрииВо втором расчетном случае автобус ударился в ограждение с параметрамиприведенными в карточке ДТП: угол наезда - 35 градусов (угол оценивался покасательной в точке удара) скорость - 65 км/ч, кинетическая энергия - 750 кДж.Энергия удара автобуса превысила; расчетное значение почти в 4 раза. Результатыработы модели приведены на рисунке 4.20.Результаты проведенного математического моделирования показали, чтоограждение не способно удержать автобус, и происходит переезд.
Причинапереезда в следующем: силы, действующей со стороны балки на переднюю частьавтобуса, недостаточно, чтобы преодолеть силы инерции и силы трения автобуса.В результате не произошла коррекция движения и балка потеряла свою рабочуювысоту, после чего автобус переехал ограждение.Реконструкция ДТП позволила установить, что размещенное БДО судерживающей способностью 190 кДж не могло бы обеспечить удержаниеавтобуса, двигавшегося с нарушением режима движения.1330.25 с0.75 сРисунок 4.20 – Результаты работы модели 11-ДО/190-0,75-2,0 с параметрами ДТППредлагаемая схема анализа ДТП может быть использована для изучениямеханики работы ограждения на малых радиусах, что особенно актуально длягорных дорог, и будет способствовать разработке новых конструкций БДО илиобоснованию ко внесению изменений в правила применения дорожныхограждений.Кроме анализа ДТП, виртуальные испытания могут быть использованы дляопределения потребительских характеристик ограждения при капитальномремонте дороги.
К примеру, при изменении категории дороги уровеньудерживающей способности ограждения должен быть увеличен на 1 уровень.Виртуальные испытания позволяют провести виртуальный наезд на ограждение снеобходимой энергией удара и определить значения динамического прогиба и134рабочей ширины ограждения, что позволит определить возможность нгодальнейшей эксплуатации или необходимость замены.4.5.Выводы по главе 4Проведенныеисследования,описанныевглаве4,показываютнеобходимость уменьшения допусков по скорости наезда автомобиля с +/- 5% до+/- 2 км/ч, и по массе ТС с +/- 0,75 т до +/- 0,1 т.
Для учета влияния предлагаемыхдопусков на потребительские характеристики ограждения рекомендуется введениекласса динамического прогиба и рабочей ширины ограждения с шагом 0,2 м. Наоснове проведенных исследований разработана область применения виртуальныхиспытаний и приведена схема сертификации БДО.Кроме того, в главе 4 даны предложения по использованию виртуальныхиспытаний для анализа ДТП, а также идентификации установленного ограждения.135ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ1.
Разработанаудерживающихклассификационнаяогражденийпосхемаосновнымбарьерныхконструктивнымдорожныхэлементамиопределены наиболее важные потребительские характеристики БДО.2. Разработанырекомендациипосистематизациисуществующихнормативных документов, регламентирующих технические требования, методыконтроля и правила применения БДО.3. Разработан метод симуляционного компьютерного анализа наездатранспортныхиспользованиемсредствнабоковыеконечно-элементногобарьерныедорожныемоделированияограждениясвысокоскоростныхдинамических процессов соударения деформируемых тел.4.
Проведена валидация разработанных моделей БДО и автомобилей сиспользованием многочисленных данных натурных и стендовых испытаний БДОи их элементов, установлена область применения виртуальных испытаний БДО припроектном анализе и при сертификации дорожных барьерных ограждений.5. Определено влияние основных элементов конструкций БДО на ихпотребительские характеристики и сделаны практические выводы и рекомендации.Оценены преимущества и недостатки основных конструкций БДО.6. Разработаны рекомендации по проектированию конструкций БДО.7.
Разработана и внедрена в практику методика разработки программынатурных и виртуальных испытаний для сертификации БДО, которая позволяетпроизводителям в зависимости от количества марок БДО снизить расходы насертификацию в 3-6 раз.8. Рассмотрена перспектива применения виртуальных испытаний БДО дляанализа причин ДТП.136СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Астров, В.В. Современные требования к проектированию безопасныхограждений проезжей части автомобильных дорого и мостов / В.В. Астров, И.Д.Сахарова, И.Н. Серегин // Вопросы создания безопасных конструкций дорожных имостовых ограждений, опор дорожных знаков, мачт освещения : сб. науч. тр. /Союздорнии. – М., 1982.
– С. 4-15.2. Астров, В.А. Обоснование практических методов повышения пассивнойбезопасности дорожных ограждений : дис. … д-ра техн. наук / Астров В.А. –Балашиха, 1990. –340 с.3. Астров, В.А. Методика оценки устойчивости автомобиля противопрокидывания при наезде на боковое недеформируемое ограждение / В.А. Астров// Развитие методов и средств использования ЭВМ для оценки проектных решенийавтомобильных дорог : сб. науч.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
