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      我國公路護欄設計技術簡析
      2021-11-12  作者:劉會學、邰永剛

        我國公路護欄設計技術簡析

        交通運輸部公路科學研究院 劉會學、邰永剛

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        公路護欄(以下簡稱“護欄”)在保障公路行車安全方面的作用已得到公眾和社會的廣泛認可。近年來,交通運輸部不斷完善公路護欄等交通安全設施標準規范,公路護欄等交通安全設施技術水平持續提高。針對車輛穿越中央分隔帶護欄駛入對向車道等重大事故,地方交通運輸主管部門和公路養護管理單位加大投入,評估并提升一些路段的護欄防護能力。同時大家也認識到,再高的護欄防護等級也難以完全杜絕重型貨車沖撞護欄等惡性事故發生,要降低事故的發生率及嚴重程度,必須從規范駕駛行為以及提升車輛性能、交通管理水平、公路技術指標、護欄技術性能等方面綜合施策。以下主要從護欄設計技術角度進行相應的解析。

        一、公路護欄的概念

        公路護欄是設置于公路行車道外側或中央分隔帶的一種帶狀防護吸能結構,當事故車輛碰撞護欄時,通過阻擋、護欄自身自體變形或車輛爬升吸收碰撞能量緩沖和導向等 ,從而阻擋車輛并降低對司乘人員的傷害程度。

        護欄按照所在公路橫斷面的位置,可分為路側護欄和中央分隔帶護欄;按照受到車輛碰撞后的變形程度,可分為剛性護欄、半剛性護欄和柔性護欄。

        二、功能和屬性

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        在車輛正常行駛和一定的設計條件下,護欄可以實現下列功能:一是阻止車輛穿越中央分隔帶沖入對向車道;二是防止車輛在橋梁等危險路段越出路外,或將護欄板沖斷,或從護欄板下鉆出越出路外;三是適當誘導駕駛員的視線和行駛軌跡;四是發生輕微等碰撞時,使車輛向行駛方向順利導出或恢復行駛狀態;五是發生車輛失控碰撞護欄時,通過護欄自身緩沖吸能降低對乘員的損傷程度。

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        護欄是發生交通事故后,與車輛被動防護等共同作用,減少人員傷亡或降低人員傷害程度的一道重要屏障。設置護欄本身并不會減少或避免交通事故的發生,而且護欄本身也是一種障礙物,并非設置的數量越多越好、越強越好、防護等級越高越好。護欄是要在駕駛員狀態良好、車輛性能正常、操作符合規定的條件下,綜合考慮車型構成和公路平面縱面線形條件,設計速度與運行速度,交通量以及環境景觀、安全因素以及經濟承受能力等因素,合理設置。

        三、設計條件

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        根據事故致因理論,不存在絕對安全,任何事物均潛伏著危險因素。人的不安全行為或不安全因素是產生事故的主要原因,因此預防交通事故應首先從駕駛員的安全駕駛抓起,這也是投入最少、效果最明顯的措施。物的不安全狀態會導致更嚴重的事故后果,車輛的主動安全系統、制動、被動安全系統等技術性能和護欄等設施的設置也應引起足夠的重視,因此應加強交通安全設施的設置、設計,通過設置主動引導設施降低事故發生的概率,通過設置被動防護設施降低事故的嚴重程度。

       ?。ǘ┰O計條件的提出。

        公路上發生交通事故的車輛中,既有小型客車、中型客貨車,也有大型客貨車,其整備質量、碰撞速度和角度、重心高度對護欄破壞的后果各有不同。參照部分發達國家的經驗,依托交通運輸部科技項目“高速公路波形梁護欄防撞能力提升改造技術研究”等成果,我國公路護欄的設計條件主要為:

        1.從碰撞能量的角度,滿足防護85%位正常行駛的車輛基本防護能量。即對公路上行駛的車輛,剔除無證駕駛、酒駕、毒駕、超速、超載、車輛剎車失靈等因素后,因偶發因素導致車輛碰撞路側或中央分隔帶的事故時,護欄應具備阻擋85%位以上碰撞能量的能力。據此在《高速公路交通安全設施設計及施工技術規范》(JTJ 074-94,簡稱94版)和《高速公路交通工程及沿線設施設計通用規范》(JTG D80-2006,簡稱06版)之后,2017年發布了公路工程行業標準《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81—2017,簡稱17版),根據事故嚴重程度等級提出防護等級及能量指標,進一步提升了我國公路護欄的防護能力,如:設計速度為80~120km/h的高速、一級公路的防護等級從三級(A級)到六級(SS級),防護能量從160kJ到520kJ;根據路測特殊危險路段的防護需要,增加了七、八級防護等級,對于橋梁護欄,最高等級可達八級(HA級),防護能量為760kJ;設計速度為60~80km/h的一、二級公路的基本防護等級為二級(B級);三、四級公路的基本防護等級為一級(C級)。公路條件因交通組成、運行速度、路側條件等的不同,按基本防護能量設置的護欄,部分路段實際能達到90%位或以上的防護水平。

        2.公路平縱指標較低和車輛整備質量、碰撞角度和速度增加的,有可能導致事故發生后果更嚴重的路段,按下列條件增加一個等級:

       ?。?)二級及以上公路縱坡等于或接近于現行《公路工程技術標準》(JTG B01)規定的最大縱坡值的下坡路段;二級及以上公路圓曲線半徑等于或接近于現行《公路工程技術標準》(JTG B01)規定的最小半徑的路段外側。

       ?。?)設計交通量中,總質量大于或等于25噸的車輛自然數所占比例大于20%時。

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        與國外相比,我國高速公路護欄基本防護等級高于日本、法國、英國和北歐等國家,與美國、德國、意大利相當;普通公路護欄,我國護欄的防護等級與美國、日本基本一致。圖1、2分別摘錄歐盟高速公路上設置護欄的最小法定防護等級、EN1317規定的護欄防護能量。從中可以看出,歐盟國家高速高速公路最為發達和行車速度最快的德國、意大利,其防護標準也最高,路側、中央分隔帶護欄對大客車防護指標高,橋梁護欄更是達到大貨車防護的最高指標。同比我國公路護欄設計防護能量最高值已高于美國、歐盟和日本等國外標準。