徐云清

天津市交通教育培訓中心 天津 300012

在我們的生活中，交通安全設施隨處可見，例如：護欄、交通標志、交通標線、橋梁護網(wǎng)等，起作用就是對使用者進行主動引導、被動防護。而在交通運輸領域中，設置交通運輸安全設施是為了提高使用者的行車安全。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，汽車與護欄或標志牌立柱等路側安全設施碰撞事故已經(jīng)占交通事故的三分之一，這一數(shù)據(jù)表明汽車與交通安全設施的碰撞事故已成為交通事故的主要類型之一，已經(jīng)引起國內(nèi)外的高度重視。

1 交通安全設施概述

1.1 交通安全設施的定義

交通安全設施是道路沿線設置的人行地道、護欄、標柱等設施總稱。設置交通安全設施是為了確保車和人的安全性和有序性，使道路作用充分發(fā)揮，屬于基礎設施。目前，生活中隨處可見的安全設施有：標線、護欄、隔離柵等。交通安全設施不僅可以減輕事故嚴重度，還有助于排除各種干擾，為使用者提供路側保護和視線誘導，同時還有助于改善道路景觀[1]。

1.2 設置交通安全設施的現(xiàn)狀

公路安全設施的設置需要結合要道路交通運行的實際情況，以實現(xiàn)為駕駛員提供安全的駕駛環(huán)境，同時提高道路交通運行整體的安全性與有序性。交通安全設施具有提高交通運行安全性和降低事故發(fā)生率的作用。在分析交通設施安全性時，不能只停留在理論層次，要深入到區(qū)域實際的地質條件、自然環(huán)境等因素當中，了解當?shù)氐臍夂驐l件以及地質災害等情況，才能做出可行的安全設施設置方案。但就我國的實際情況來看，我國的交通安全設施尚且存在一定的不足，影響了整體質量。現(xiàn)如今，影響我國交通事故居高不下的主要因素就是交通安全設施，從設置的合理與否和實施的品質高低來看，都落后于發(fā)達國家。目前，在我國因交通安全設施設置不合理而導致汽車與護欄碰撞事故經(jīng)常發(fā)生，因此對其進行深入的分析，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2 汽車與交通安全設施的碰撞事故分析

在日常生活中，汽車碰撞各種安全設施的事件時有發(fā)生，而本文在其進行分析時，主要是以汽車碰撞護欄事故為例進行分析。

2.1 汽車碰撞護欄運動分析

汽車碰撞護欄過程分為三個階段，一是碰撞前運動階段，二是碰撞階段，三是碰撞后運動階段，這三個階段是連續(xù)進行的。碰撞前運動通常是指為避免汽車與護欄碰撞通過轉向盤的制動和操縱等措施阻止碰撞發(fā)生的運動。碰撞階段是汽車與護欄的接觸，這一過程的持續(xù)時間通常在0．1 秒到0．6 秒，這是汽車、護欄之間能量交換的過程，以汽車或護欄的變形的方式消耗掉部分動能。在兩者初步碰撞后，汽車還會進行其他運動，如：轉向、停止、沖破護欄、翻轉等。在兩者碰撞之后，除發(fā)生變形損壞外，還會導致速度過高的汽車發(fā)生反彈，進而引發(fā)二次碰撞事故。與前者相比，這一階段的傷害性更大。

2.2 建立汽車碰撞護欄模型

建立汽車碰撞護欄模型共分為三步，分別是：護欄多剛性模型、汽車的有限元模型、車內(nèi)假人及其約束系統(tǒng)模型[2]。

第一步，護欄多剛性模型。在建立模型時，最難確定的就是護欄的截面形狀和幾何尺寸，而截面形狀和幾何尺寸的作用確是至關重要的，不僅能夠避免汽車越過護欄，還能夠使幫助汽車轉向，并且通過吸收碰撞能量來減少汽車損壞和人員傷亡。目前，我國主要是采用NJ 型混凝土護欄結構，其多剛體模型如下圖圖1 所示：

第二步，汽車有限元模型。汽車有限元模型建立對仿真結果的影響較大。研究對象不同汽車模型也自然不同，既可是整車模型，也可是某部分，而本次研究中汽車有限元模型的建立選擇的是整車模型，但計算成員輸出參數(shù)時卻是建立的車廂模型。如下圖圖2 所示為汽車有限元模型，模型參數(shù)如下表表1 所示：

圖1 護欄多剛體模型

圖2 汽車有限元模型

表1 汽車有限元模型參數(shù)

第三步，車內(nèi)假人及約束模型。在進行車內(nèi)仿真時，乘員為50百分位假人HYBRID，同時配備安全帶。利用37個剛體組成模型，整個假人共有53 個橢球，分別使用不同剛體來進行模擬外部形狀，假人的所受的力為假人于接觸表面之間的接觸，利用模型能夠描述汽車與護欄碰撞時假人運動學、動力學特征，在滿足生物逼真度，還同時還能夠提供準確的傷害值。

2.3 汽車碰撞護欄系統(tǒng)計算模擬條件

車碰撞護欄系統(tǒng)計算模擬條件共有六點。第一，在進行試驗時，不考慮護欄在碰撞中的變形破壞和移位。第二，為簡化模型，本次的車輪滾動是通過車輪平移進行代替的，故在分析時不需要考慮車輛運行下車輪滾動的影響。第三，在分析時需要考慮碰撞摩擦影響，空氣阻力影響不計。第四，需要重點考慮碰撞時主要部位發(fā)生的破壞和斷裂。第五，為保證車輛的整體性，假設車輛連接良好、關鍵部分強度夠，并且沒有大的變形和破壞。第六，在分析時不需要考慮兩者之間的端部碰撞。

2.4 結果與分析

在碰撞時，汽車質心處的加速度在X、Y、Z 三個方向呈現(xiàn)出不同結果，其中x 和y 方向加速度最大，因此是重要考慮因素，z方向最小。若碰撞時汽車的速度相同，加速度峰值會隨碰撞角度的增加而增加；若碰撞角度相同，汽車加速度峰值會隨碰撞速度的增加而增加。從人員受傷角度來看，大角度碰撞時，乘員頭部和胸部受的傷害較大[3]。

3 結語

綜上所述，目前，汽車與護欄發(fā)生碰撞的事件時常發(fā)生，嚴重時還會因此失去生命。常見的碰撞主要有前碰和側碰兩種，但無論是哪種都應該引起人們的重視，并通過采取相關有效措施減少事故的發(fā)生。雖然近幾年我國汽車主被動安全技術實現(xiàn)了快速的發(fā)展，使道路交通安全情況得到了很好的改善，使交通事故的死亡率不斷下降，但還需要在汽車設計、道路設計及管理等方面持續(xù)努力，利用現(xiàn)代技術和手段盡最大的努力維護交通秩序，以提高人們的出行安全，同時推動道路交通的良好發(fā)展。