【正文】 由文獻(xiàn) [2]得知，車輛的保險(xiǎn)杠高度是確定護(hù)欄設(shè)置高度的一個(gè)關(guān)鍵控制因素，充分考慮這一因素后，就不大可能發(fā)生越出護(hù)欄的事故。本文著重考慮車輛下鉆和騎跨事故類型。 車輛碰撞防撞護(hù)欄后引發(fā)騎跨、下鉆事故的分析 車輛與護(hù)欄發(fā)生碰撞后，若車輛發(fā)生下鉆、騎跨、翻車等現(xiàn)象時(shí)，車內(nèi)乘員的安全無法保障。護(hù)欄結(jié)構(gòu)中最為重要的組成部分是波形護(hù)欄板，它的波紋越深，斷面的可變形量越大，吸收能量越多。對于護(hù)欄，波形護(hù)欄板、防阻塊、立柱各部件一起承受來自車輛的碰撞力和土壤的約束力，以吸收絕大部分的碰撞能量。如果橫向力引起的力矩大于縱向力產(chǎn)生的力矩，那么事故車輛將順時(shí)針轉(zhuǎn)向靠近護(hù)欄，車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡得到校正；反之事故車輛將會(huì)出現(xiàn)橫向打轉(zhuǎn)或者翻滾等不良后果 [9]。 圖 汽車受力分解圖 圖 護(hù)欄受力分解圖 Thrust deposition of vehicle Thrust deposition of guardrail對于車輛，橫向作用力垂直于護(hù)欄板縱平面，使碰撞車輛沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；縱向作用力平行于護(hù)欄板縱平面，使車輛沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。護(hù)欄的結(jié)構(gòu)形式、材料、護(hù)欄板與立柱的連接、車輛與護(hù)欄板之間的摩擦等諸多因素對事故車輛的碰撞行為均有顯著的影響。 本章小結(jié)本章簡要地介紹了各國防撞護(hù)欄試驗(yàn)方法及安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；概括和分析了國內(nèi)外護(hù)欄安全性能主要評價(jià)指；最后認(rèn)為將我國《高速公路護(hù)欄安全性能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中乘員安全評價(jià)指標(biāo)之乘員頭部性能指標(biāo)值由 1000 降至 更為合適。表 ASI 與 HPC 轉(zhuǎn)換表 Transition from ASI to HPC等級 ASI HPCASIA ≤ ≤ASIB ＜ASI≤ ＜HPC≤ASIC ＜ASI≤ ＜HPC≤根據(jù)式（） ，按照歐盟 EN1317 乘員安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的劃分，計(jì)算得出相應(yīng)的 HIC 值如上表 所示，ASIC 級已經(jīng)屬于高危險(xiǎn)情況。該值越大，模型擬合程度越高。 式（） ASIHPCee???????式中，ASI——乘員加速度傷害指標(biāo)；HPC——乘員頭部性能指標(biāo)。Shojaati，Bmst 等人 [34]通過九次實(shí)車碰撞試驗(yàn)，研究了 ASI 和 HIC 的關(guān)系。國內(nèi)外學(xué)者也對它們的相關(guān)性進(jìn)行了研究。由此可見，車輛與護(hù)欄碰撞形式與正面碰撞形式是不同的，前者能否采用后者的乘員損傷評價(jià)方法，有待商榷。若車輛的碰撞速度高，則與護(hù)欄碰撞較為劇烈，乘員頭部還有可能與側(cè)面窗戶等物件發(fā)生碰撞，增加了乘員的損傷風(fēng)險(xiǎn)性。⑤乘員運(yùn)動(dòng)形態(tài)不同。④車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同。車輛與護(hù)欄碰撞試驗(yàn)中，車輛碰撞的為護(hù)欄；在正面碰撞試驗(yàn)中，碰撞的物體是障礙壁、B 柱等。正面碰撞法規(guī)中車輛的碰撞速度為 50km/h 左右，而在汽車與護(hù)欄碰撞規(guī)范中，以小轎車為例，碰撞速度高達(dá) 100km/h。二者的碰撞角度相差較大。車輛與護(hù)欄碰撞具有一定的夾角，如我國高速公路護(hù)欄安全性能評價(jià)中采用的碰撞角度（車輛行駛方向與護(hù)欄的夾角）為 20176。護(hù)欄最大變形 D 和響應(yīng)寬度 W響應(yīng)寬度 W 各級限值碰撞寬度等級 橫向最大位移（m）W1 W≤W2 W≤W3 W≤W4 W≤W5 W≤W6 W≤W7 W≤W8 W≤中國剛性護(hù)欄最大動(dòng)態(tài)變形量≤10cm；半剛性三波護(hù)欄最大動(dòng)態(tài)變形量≤75cm；半剛性雙波護(hù)欄最大動(dòng)態(tài)變形量≤100cm；柔性護(hù)欄可根據(jù)其安裝位置參照半剛性護(hù)欄最大動(dòng)態(tài)變形量的指標(biāo)。歐洲包含兩個(gè)評價(jià)指標(biāo)：①護(hù)欄最大變形 D 和② 響應(yīng)寬度 W，如下圖所示。因此根據(jù)不同路段、不同形式、不同材料的護(hù)欄，規(guī)定不同的護(hù)欄最大動(dòng)態(tài)變形量是很有必要的，可以在保證安全的前提下有效地降低成本。車型 A（m） B（m）轎車 其他車型 中國 車輛的駛出角度不大于駛?cè)虢嵌鹊?60%③護(hù)欄防撞性能評價(jià)指標(biāo)由于護(hù)欄的外側(cè)情況各不相同，有大江大河、懸崖峭壁等危險(xiǎn)程度很高的路段，車輛如果掉下去車內(nèi)的乘員可能會(huì)無一生還。表 各國車輛安全性能評價(jià)指標(biāo)比較表 Assessment parison of the vehicle safety performance指標(biāo)國別 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)美國 車輛的駛出角度不大于駛?cè)虢嵌鹊?60%歐洲車輛在碰撞后從碰撞點(diǎn)開始以后距離 B 以內(nèi),車輛的任何部位均不能越過與護(hù)欄距離為 的平行線。②車輛安全性能評價(jià)指標(biāo)本指標(biāo)目的是當(dāng)車輛與護(hù)欄發(fā)生碰撞后，防止因護(hù)欄的彈性變形和車輛自身的慣性等因素，使得車輛駛離本車道與相鄰車道來往的車輛發(fā)生二次碰撞事故。b．各評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中采用車體加速度作為乘員損傷評價(jià)指標(biāo)的，加速度取值方向存在不同。s damage degree指標(biāo)國別評價(jià)指標(biāo) 限值范圍縱向：推薦值 3m/s，最大值 5m/s乘員碰撞速度 OIV 縱向和橫向：推薦值 9m/s，最大值12m/s美國乘員撞擊加速度 ORA△t=10ms 縱向和橫向：推薦值 15g，最大值 20g等級 A ASI≤等級 B ＜ASI≤ ASI△t=50ms等級 C ＜ASI≤碰撞后頭部減速度 PHD△t=10ms 縱向和軸向合成值≤20g歐盟理論頭部碰撞速度 THIV ≤33km/h頭部性能指標(biāo) HPC△t=36ms ≤1000胸部性能指標(biāo) THPC ≤75mm假人傷害指標(biāo) 腿部性能指標(biāo) FPC ≤10kNF83車體 10ms 間隔平均加速度 縱向、橫向、豎直方向≤20gD80 車體 10ms 間隔平均加速度 ≤20g中國D81 車體 10ms 間隔平均加速度 三個(gè)方向合成值≤200m/s 2(≈)a．各評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中部分指標(biāo)所取時(shí)間間隔不同。c．大腿性能指標(biāo) FPC大腿軸向壓力，即軸向傳遞至假人每條大腿的壓力。a．頭部綜合性能指標(biāo) HPC≤1000 式（）??21.521tHPCtad?????????式中， ——假人頭部中心的合成加速度；a ——碰撞中從初始接觸到最后接觸過程中的任意兩個(gè)時(shí)刻，12,t。雖然各標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)指標(biāo)均有車體 10ms 間隔平均加速度，但作為評價(jià)基準(zhǔn)的指標(biāo)取值方向（縱向、橫向、豎直方向的單向值還是合成值）都各不相同；其二是采用我國《實(shí)車正面碰撞乘員保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)則》 （CMVD294）中的假人傷害指標(biāo)。在碰撞瞬間（T 時(shí)刻） ，若乘員（頭部）相對于車體坐標(biāo)系的速度分別為 Vx(T)和 Vy(T)，則： 式（）1/22xyTHIV=()+????即 THIV（頭部碰撞速度）為 Vx(T)和 Vy(T)的合成值，該指標(biāo)用于衡量乘員（頭部）撞擊乘員艙內(nèi)表面的劇烈程度。圖 連枷空間模型（左碰情況） Impact of the theoretical head on the left side 假定碰撞過程中，乘員被看成可自由移動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)（頭部） ，只考慮車輛在水平面的縱向運(yùn)動(dòng)、橫向運(yùn)動(dòng)和橫擺，車輛的俯仰、翻轉(zhuǎn)和豎向運(yùn)動(dòng)均忽略不計(jì)，車輛與護(hù)欄的碰撞過程中有以下幾個(gè)主要階段：在車輛與護(hù)欄碰撞的初始瞬間，乘員（頭部）與車體速度相同，假定此時(shí)乘員（頭部）和車輛重心 C 間距為 x0（車體坐標(biāo)系） ，乘員艙內(nèi)表面與乘員（頭部）的縱向和橫向間距分別為 Dx 和 Dy，即為乘員（頭部）從初始位置至撞擊乘員艙內(nèi)部所經(jīng)歷的位移（車體坐標(biāo)系） ，取值為：D x=，D y=。 y、226。其計(jì)算公式為： 式（）????1/222xyz???ASI(t)=a//a???????式中：226。2）歐洲護(hù)欄安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中乘員安全評價(jià)指標(biāo) [28][30][31] 歐盟的護(hù)欄碰撞實(shí)驗(yàn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，采用三個(gè)乘員安全評價(jià)指標(biāo)，即：乘員加速度傷害指標(biāo) ASI（Acceleration Severity Index） 、碰撞后頭部減速度 PHD（Postimpact Head Deceleration）和理論頭部碰撞速度 THIV（Theoretical Head Impact Velocity） 。由上面兩個(gè)積分式可分別求出對應(yīng)于 X= 的積分時(shí)間 及對應(yīng)于 Y=*Xt的積分時(shí)間 ， 為 和 中較小者。 評價(jià)指標(biāo)對比分析①乘員安全評價(jià)指標(biāo)1）美國護(hù)欄安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中乘員安全評價(jià)指標(biāo) [26] [27]在美國護(hù)欄安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于乘員安全評價(jià)主要包括兩個(gè)指標(biāo)，即乘員碰撞速度 OIV（Occupant Impact Velocities）和乘員撞擊加速度 ORA（Occupant Ride down Accelerations） 。③護(hù)欄防撞性能評價(jià)指標(biāo)1）護(hù)欄最大動(dòng)態(tài)變形量：為了避免車輛翻出路外，結(jié)合道路周邊環(huán)境，護(hù)欄的最大動(dòng)態(tài)變形量不能超過法規(guī)規(guī)定值。②車輛安全性能評價(jià)指標(biāo)車輛碰撞護(hù)欄后的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行軌跡對乘員損傷嚴(yán)重程度有著很大的影響，主要體現(xiàn)在下面兩個(gè)方面：1）運(yùn)行狀態(tài)：在車輛碰撞護(hù)欄過程中，車輛常見危險(xiǎn)行駛姿態(tài)有：穿越護(hù)欄、騎跨護(hù)欄、翻越護(hù)欄、下鉆護(hù)欄、與護(hù)欄發(fā)生阻絆、橫轉(zhuǎn)、掉頭等，發(fā)生這些情況均會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果，在碰撞過程中是不允許發(fā)生的。2）不具備安裝假人時(shí)，用測量車體加速度的間接方法，以作為車內(nèi)乘員安全性能的替代指標(biāo)。） 碰撞質(zhì)量 （t）100 20 —40 20 10100 20 Am60 20 10100 20 SBm80 20 10100 20 SAm80 20 14100 20 —80 20 18表 我國汽車與護(hù)欄碰撞初始條件 The initial conditions of the vehicle crash with guardrail in China車型 碰撞速度（km/h） 碰撞角度 ( 176。車輛質(zhì)量分別為 1500kg、10000kg。2）護(hù)欄碰撞初始條件根據(jù)交通部公路科學(xué)研究所的課題組對“十一五”前期全國大部分高速的調(diào)研情況，確定了符合我國當(dāng)時(shí)基本國情的護(hù)欄碰撞初始條件，如表 所示。護(hù)欄的防撞等級劃分如表 所示。) 車輛質(zhì)量 （kg） 試車類型TB11 100 20 900 轎車TB21 80 8 1300 轎車TB22 80 15 1300 轎車TB31 80 20 1500 轎車TB32 110 20 1500 轎車TB41 70 8 10000 載重汽車TB42 70 15 10000 載重汽車TB51 70 20 13000 大型客車TB61 80 20 16000 載重汽車TB71 65 20 30000 載重汽車TB81 65 20 38000 載重汽車③我國護(hù)欄等級劃分及碰撞初始條件1）護(hù)欄等級的劃分公路護(hù)欄按照防撞等級可分為：路側(cè) B、A、SB 、 SA、SS 五級；中央分隔帶Am、SBm、Sam 三級，各等級護(hù)欄的碰撞條件和性能應(yīng)滿足表 的規(guī)定 [29]。由于不同的車型、不同的護(hù)欄約束等級等，汽車碰撞護(hù)欄的初始條件也有所差別，具體如表 所示，所用測試車輛如圖 所示。如表 所示。表 NCHRP Report 350 護(hù)欄試驗(yàn)評定等級及試驗(yàn)方法 Rating guardrail test and test methods in NCHRP Report 350碰撞條件試驗(yàn)等級 護(hù)欄類型 測試種類 車輛類型 碰撞速度（km/h）碰撞角度（ 176。F83 以歐盟的 EN1317 和美國的 NCHRP350 為藍(lán)本，并結(jié)合我國實(shí)際情況編寫而成，標(biāo)準(zhǔn)第一次詳細(xì)地提出了詳細(xì)的試驗(yàn)方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為高速公路護(hù)欄安全評價(jià)提供了理論依據(jù)。 我國 JTG/T F83012022 概況我國有關(guān)高速公路護(hù)欄安全評估始于《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范》 （JTJ07494） ，該規(guī)范對高速公路其他交通安全設(shè)施也進(jìn)行了研究。BS EN1317:1998 對 BS 6779 進(jìn)行了大量的修改，增加了安全護(hù)欄的評定等級及試驗(yàn)的種類等很多細(xì)節(jié)，正逐步向美國的 NCHRP Report 350 靠攏 [26]。該標(biāo)準(zhǔn)原定于 2022 年 1月 1 日將完全取代現(xiàn)行的英國安全護(hù)欄的標(biāo)準(zhǔn) BS 6779。同年英國的 BSI 同時(shí)發(fā)布了以 BS 6779 為藍(lán)本的英文版標(biāo)準(zhǔn) BS EN1317:1998。 歐盟 EN13172 概況英國安全護(hù)欄碰撞試驗(yàn)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) BS 6779 是 1987 年 8 月第一次頒布的，后來分別在 1990 年、1992 年及 1998 年進(jìn)行了修訂。新標(biāo)準(zhǔn)和 NCHRP Report 230 相比，有更加詳細(xì)的安全護(hù)欄試驗(yàn)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該報(bào)告還引入了基于“連枷空間模型” 的乘員風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對乘員損傷的評價(jià)更為接近實(shí)際碰撞情況 [24]。NCHRP Report 153 在經(jīng)過不斷的試驗(yàn)及修訂后，于 1980 年頒布了新的安全護(hù)欄試驗(yàn)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) NCHRP Report 230。這個(gè)只有 16 頁的研究報(bào)告結(jié)合了美國 70 多家研究機(jī)構(gòu)及個(gè)人的研究成果。1973 年，在政府的資助下由Southwest Research Institute 主持了 NCHRP Project 222 研究計(jì)劃，其后發(fā)表了NCHRP Report 153。 各國護(hù)欄試驗(yàn)方法及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)概況 美國 NCHRP Report 350 概況美國是最早進(jìn)行高速公路安全護(hù)欄試驗(yàn)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究工作的，早在 1962 年，由幾家安全護(hù)欄研究機(jī)構(gòu)在“Highway Research Correlation Services Circular 482”發(fā)表了僅一頁的安全護(hù)欄實(shí)車碰撞試驗(yàn)程序。目前，