针对目前公路侧广泛使用的波形护栏 ， 建立护栏和客车的 ＣＡＤ 模型 ， 通过有限元前处 理软件 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ划 分客车 － 护栏网格 ， 建立完整的客车 － 护栏碰撞模型 ； 使用动力学分析软件 ＲＡＤＩＯＳＳ 进行仿真计算 ， 得出客车与波形护栏碰撞的主要参数 ， 分析得到客车与波形护栏碰撞时 的运行轨迹 、 碰撞能量和碰撞加速度 ， 据此分析客车与护栏碰撞的安全性 ， 并提出护栏改进建议 。

波形护栏模型的建立
根据碰撞后的变形程度不同 ， 护栏可分为柔性 护栏 、 半刚性护栏和刚性护栏三类 。 波形护栏是半 刚性护栏中的一种 ， 由于其刚度适中 ， 碰撞后通过变 形吸收能量 ， 对车辆和驾乘人员具有较好的保护作 用 ， 还能阻挡车辆冲出路面 ， 正确引导车辆方向回 正 ， 故被广泛应用 。 波形护栏由立柱 、 防阻块和波形 梁板构成 ， 各构件之间用螺栓连接 。 由于碰撞时很 少出现护栏断裂的情况 ， 护栏板采用整块板建模 ， 厚 度为 ４ｍｍ；立柱采用外径为 １４０ｍｍ 的圆形管 ， 厚 度为 ４．５ ｍｍ；防阻块厚度为 ４．５ ｍｍ。通过 Ｓｏｌｉｄ－ Ｗｏｒｋｓ 建立护栏 ＣＡＤ 模型 ， 运用 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ 进行 网格划分 。 波形梁板 、 立柱和防阻块均为钣金结构 ， 采用 Ｓｈｅｌｌ 单元模拟 。 根据 《 公路交通安全设施 设 计细则 》， 护栏模型总长 ８０ ｍ，分 ２０ 跨 。 局部有限 元模型见图 １



客车有限元模型的建立
客车整车尺寸为 １１　８５０ ｍｍ（长 ）× ２　５００ ｍｍ （ 宽 ）× ２　９５０ｍｍ（高 ）。 首先通过 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 建立 ＣＡＤ 模型 ， 然后将 ＣＡＤ 模型导入 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ 中进 行网格划分 。 为保证计算速度和结果的准确性 ， 对 客车模型进行适当简化 ： 客车蒙皮 、 内饰和玻璃对碰 撞结果影响很小 ， 建模中省略 ； 发动机 、 油箱和座椅 等基本不发生碰撞变形 ， 建模中省略 。 对于省略的 部件添加均布质量和集中质量点 ， 保证客车总重和 质心位置不变 。 车身骨架和底盘多为薄壁结构 ， 使 用 Ｓｈｅｌｌ 单元模拟 ， 对于部件间的焊缝连接采用共 节点的方式进行模拟 。 网格尺寸为 ２０ｍｍ，既能保 证运算精度 ， 又能减少运算时间 ， 网格质量要求见表 １。车身材料在 ＲＡＤＩＯＳＳ 环境下选用 Ｍ３６ ＿ ＰＬＡＳ ＿ ＴＡＢ，客车底盘选用 １６Ｍｎ 材料 ， 其他车身骨架选 用 Ｑ２３５ 材料 。 加强板采用 Ｒｂｏｄｙ 连接 ； 转向系统 采用 ＳＰＲＩＮＧ３Ｎ 单元模拟 。 客车 ＣＡＥ 模型共划分 为 ４０４　０００ 个 节 点 和 ３８９　９０４ 个 单 元 ， 总 质 量 为 １０　０３６ｋｇ。客 车 － 波形护栏碰撞模型见图 ２，碰撞位 置位于护栏总长 １／ ３ 处 。



现有护栏的导向功能良好 ， 但并不能完全满足 客车碰撞要求 ， 存在发生二次伤害的可能 ， 需加强护 栏阻挡功能 。 建议提高立柱的刚度或增大立柱的密 度 ， 以防立柱被撞倒 ， 增强护栏的阻挡功能 ； 将双波 梁栏板改为三波梁栏板 ， 提高护栏板的刚度 ， 减小护 栏变形量 ， 提高护栏的阻挡功能 ； 改用屈服强度和极 限强度更高的护栏材料 。