CURB-TO-BARRIER FACE DISTANCE VARIATION IN A TB51 BRIDGE BARRIER CRASH TEST SIMULATION

摘要

Kwestia bezpieczeństwa ruchu drogowego w Polsce w ostatnim czasie stała się przedmiotem wielu programów badawczych. Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBiR) wraz z Generalną Dyrekcją Dróg Krajowych i Autostrad (GDDKiA) zainicjowało program badawczy Rozwój Innowacji Drogowych (R1D), którego celem jest m.in. kompleksowa analiza systemów powstrzymujących pojazd zainstalowanych na drogach i obiektach inżynierskich. W artykule badano wpływ usytuowania bariery mostowej względem krawężnika na wartość szerokości pracującej, czyli odległości pomiędzy powierzchnią czołową bariery od strony ruchu a maksymalnym bocznym dynamicznym położeniem jakiejkolwiek części bariery. W aktualnie obowiązujących w Polsce wytycznych dla dróg krajowych brak jest zapisów na temat zalecanej odległości krawężnika od lica bariery, występują jedynie zapisy dotyczące samych krawężników. Przeanalizowano również wytyczne Zarządu Dróg Wojewódzkich w Katowicach. Na podstawie analizy wybranych zagranicznych wytycznych dla urządzeń brd stwierdzono, że zalecana odległość lica bariery od krawężnika jest zmienna w różnych krajach. W celu określenia wpływu usytuowania bariery względem krawężnika na wartość szerokości pracującej przeprowadzono 7 symulacji numerycznych testu zderzeniowego TB51, w którym autobus o masie 13 ton uderza w barierę mostową ORSTA z prędkością 70 km/h pod kątem 20°. Dla wybranych wartości odległości lica bariery od krawężnika sprawdzono zgodność z obowiązującymi wytycznymi. Symulacje numeryczne przy wykorzystaniu Metody Elementów Skończonych są obecnie bardzo popularne. Poprawność modelu należy ocenić w procesie weryfikacji i walidacji. Weryfikacja ma na celu zapewnienie, że założenia formalne dla modelu numerycznego oraz jego implementacja są poprawne. Walidacja to potwierdzenie, że model komputerowy w swoim obszarze stosowania posiada akceptowalny zakres dokładności, który jest zgodny z zamierzonym zastosowaniem modelu. Należy zaznaczyć, że modele numeryczne tworzone są dla konkretnego przypadku i dla niego przeprowadza się proces walidacji. Należy więc zwrócić szczególną uwagę przy korzystaniu z ogólnodostępnych w Internecie modeli, np. modeli pojazdów. Symulacje testów zderzeniowych przeprowadzono wykorzystując program Ls-Dyna. W tym programie całkowanie równania ruchu odbywa się metodą typu explicit (metoda jawna). Model numeryczny składa się z 671511 elementów skończonych. Model uwzględnia kontrolę form pasożytniczych w elementach z całkowaniem zredukowanym (hourglass control). W każdym teście bariera wyprowadziła autobus na tor ruchu zbliżony do równoległego. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że usytuowanie bariery względem krawężnika w niewielkim stopniu wpływa na wartość szerokości pracującej. Wpływa natomiast znacznie na przebieg zderzenia, w tym na ruch pojazdu oraz wielkość zniszczeń autobusu i bariery. W przypadku bariery usytuowanej blisko krawężnika, autobus uderza w barierę i zostaje poprawnie wyprowadzony na drogę. Gdy bariera ochronna jest znacznie oddalona od krawężnika, przednie koło autobusu w momencie uderzenia jest już na krawężniku, w wyniku czego autobus uderza w barierę niższą częścią zderzaka, najeżdżając przy tym znacznie na barierę. Skutkuje to większymi uszkodzeniami bariery i pojazdu niż dla przypadku, gdy bariera jest blisko krawężnika. Ponadto przednie koło autobusu po uderzeniu zostaje na krawężniku. Gdy bariera jest blisko krawężnika, o szerokości pracującej decyduje pierwsza faza zderzenia {uderza przód autobusu). W przypadku znacznej odległości bariery od krawężnika o szerokości pracującej zdecydowało uderzenie wtórne tyłu autobusu, w miejsca już zdeformowane w wyniku uderzenia jego przodu. Praca została wykonana w ramach programu Rozwój Innowacji Drogowych, projekt RID 3A. Obliczenia wykonano na komputerach Centrum Informatycznego Trójmiejskiej Sieci Komputerowej. Model autobusu został opracowany przez Norweską Administrację Dróg Publicznych.%This paper addresses the problem of road safety regarding barrier placement as relative to the curb. A short summary of existing regulations is presented. Numerical simulations using the explicit finite element system Ls-Dyna are shown. In the analysis, variable distance between the barrier and the curb is assumed. The obtained result reveals that the distance has little impact on the working width of the barrier.