Безопасность дорожного движения является одной из ключевых задач современного общества. Для обеспечения защиты участников дорожного движения на автомобильных дорогах широко используются дорожные ограждения, которые предназначены для предотвращения выезда транспортных средств за пределы проезжей части, а также для снижения последствий дорожно-транспортных происшествий. Важным аспектом проектирования и установки таких конструкций является расчет их удерживающей способности.

ГОСТ 33129-2024 "Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные. Методы контроля" в разделе 6 регламентирует требования к проведению виртуальных испытаний дорожных ограждений с использованием программного обеспечение для компьютерного моделирования (ПО КМ). Согласно стандарту, допускается применение ПО КМ ANSYS LS-DYNA для проведения расчетов.

Постановка задачи

В цифровой модели транспортного средства (ТС) должны быть отражены следующие элементы:

• рама (при наличии);
• кузов;
• переднюю и заднюю подвески;
• рулевое управление;
• двигатель;
• балласт (при необходимости).

Цифровая модель транспортного средства

Цифровая модель дорожного ограждения должна включать в себя:

• детали (элементы) ограждения;
• связи между деталями;
• способ установки на грунтовом или бетонном основании;
• основание.

Цифровая модель дорожного ограждения

Условия проведения виртуальных испытаний соответствуют режимам натурных испытаний по ГОСТ 33129-2024. Согласно стандарту испытания боковых ограждений проводятся под углом 20° между осями ограждения и полосы разгона испытательного ТС.

Режимы испытаний зависят от уровня удерживающей способности. Испытания трехосным грузовым автомобилем массой 22 тонны соответствует уровням удерживающей способности У8 и У9 при скорости наезда 71 и 75 км/ч соответственно.

 Постановка задачи

Критерии оценки результатов

Требования безопасности для рабочих участков боковых ограждений обеспечивается, если удовлетворены требования ГОСТ 33128-2024 «Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные. Технические требования»:

• испытательный автомобиль, вступивший в контакт с ограждением, не опрокинулся перед ограждением или через ограждение;
• не произошло проникновение деталей ограждения в салон (кабину) испытательного автомобиля;
• средний коэффициент сохранности внутренних размеров легкового автомобиля, полученный по результатам измерений, должен быть не менее 0,9, а наименьший коэффициент - не менее 0,8;

• значение показателя индекса тяжести травмирования при наезде испытательного автомобиля не превышает 1,4;
• при наезде испытательного автомобиля на рабочий участок бокового ограждения барьерного типа не произошел разрыв балки;
• при наезде испытательного автомобиля на рабочий участок бокового ограждения парапетного типа не произошло полного раскрытия соединительных элементов ограждения или смещения блоков относительно друг друга более чем на 10 см;
• при наезде испытательного автомобиля на рабочий участок тросового ограждения не произошло разрыва хотя бы одного троса;
• при наезде испытательного автомобиля на рабочий участок комбинированного или иного ограждения не произошло разрыва продольного элемента ограждения (балки, троса);
• для бокового ограждения безопасным считается выбег, при котором испытательный автомобиль после взаимодействия с ограждением движется в пределах коридора шириной K на длине B и не более одного колеса испытательного автомобиля пересекли лицевую поверхность деформируемого участка ограждения;

Ширину коридора выбега K, м, вычисляется по формуле:

K=C+0,16l+0,22B,

где C – габаритная ширина испытуемого автомобиля, м;

l – габаритная длина испытуемого автомобиля, м;

B – длина коридора 10,0 м для легкового автомобиля и 20,0 м для других типов испытательных автомобилей.

Для рассматриваемой выше цифровой модели габариты испытуемого автомобиля следующие:

• габаритная ширина 2,5 м
• габаритная длина 8,4 м

Габариты коридора выбега для рассматриваемого автомобиля составляют 20,0×8,2 м.

Анализ результатов виртуальных испытаний

В результате проведенных виртуальных испытаний и анализа результатов сделаны следующие выводы:

• испытательный автомобиль не опрокинулся перед ограждением или через ограждение;
• проникновения деталей ограждения в кабину испытательного автомобиля не произошло;

•  структурная целостность ограждения была нарушена, при этом не произошло полного разрыва продольного элемента ограждения;
• не произошло полного раскрытия соединительных элементов ограждения;

• полученный по результатам расчета выбег можно считать безопасным;
• колеса испытательного автомобиля не пересекли лицевую поверхность деформируемого участка ограждения;
• удерживающая способность ограждения обеспечена.

Заключение

Рассмотрены основные аспекты проведения виртуальных испытаний наезда транспортного средства на дорожные ограждения с учетом актуальных нормативных документов ГОСТ 33128-2024 и ГОСТ 33129-2024, регламентирующих проведение расчетов с применением апробированных ПО КМ, в число которых входит ANSYS LS-DYNA.

Вышеуказанные стандарты устанавливают:

• правила проведения испытаний;
• уровень удерживающей способности ограждения в зависимости от типа, массы испытательного автомобиля, начальной скорости;
• критерии оценки результатов испытаний.

В ГОСТ 33129-2024 приводятся требования к цифровой модели ТС по составу элементов. Также для цифровой модели ТС приведен список предварительных испытаний для верификации, требующий отдельного рассмотрения.

Специалисты АО «ЦИФРА» проводят виртуальные испытания дорожных ограждений и противотаранных барьеров для анализа удерживающей способности. Виртуальные испытания позволяют рассмотреть различные сценарии наезда транспортного средства на ограждения, значительно сокращая затраты и время на проведение физических краш-тестов. Расчеты также позволяют детально изучить поведение ограждения, предоставляя возможность для более качественной оптимизации конструкции с сохранением баланса между безопасностью ограждения для участников дорожного движения и стоимостью конечного изделия.

Список использованных источников

1. ГОСТ 33128-2024 Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные. Технические требования. Москва: Российский институт стандартизации, 2024.
2. ГОСТ 33129-2024 Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные. Методы контроля. Москва: Российский институт стандартизации, 2024.

Изображение заголовка Azzedine Rouichi на Unsplash