【摘 要】 美國(guó)是目前高速公路網(wǎng)最發(fā)達(dá)、里程最多的國(guó)家，也是開(kāi)展護(hù)欄研究最早、最多的國(guó)家。其高速公路混凝土護(hù)欄占半數(shù)以上。對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在新型護(hù)欄的強(qiáng)度達(dá)到了現(xiàn)有護(hù)欄的水平的同時(shí)，護(hù)欄的變形范圍更小。在護(hù)欄設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和美觀方面對(duì)護(hù)欄的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化選擇并給出優(yōu)化后的護(hù)欄結(jié)構(gòu)，重新進(jìn)行仿真分析，檢驗(yàn)強(qiáng)度。對(duì)比優(yōu)化前后結(jié)果發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后護(hù)欄的強(qiáng)度雖略有降低，但在外形上較優(yōu)化前更美觀，并比較明顯的降低了設(shè)計(jì)成本，增加了其作為產(chǎn)品投入生產(chǎn)的可實(shí)施性。

【關(guān)鍵詞】 護(hù)欄形式 防撞性能 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1984年美國(guó)某科研機(jī)構(gòu)擬定的《Evaluation criteria of highway safety facilities》在這方面有明確的闡述，里面給出的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)實(shí)車(chē)足尺實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化、護(hù)欄設(shè)計(jì)的合理化有綱領(lǐng)性的作用。在這之后，美國(guó)就開(kāi)始大規(guī)模的對(duì)護(hù)欄的設(shè)置設(shè)計(jì)和高速公路其他安全防護(hù)設(shè)施進(jìn)行研究和制定規(guī)范。

此外，美國(guó)國(guó)家公路運(yùn)輸商協(xié)會(huì)經(jīng)過(guò)多年的理論和試驗(yàn)研究，對(duì)護(hù)欄形式選擇、位置設(shè)置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等各個(gè)方面的方法和原則的分析為以后的研究提供了有力的理論根據(jù)，經(jīng)過(guò)多年的理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，里面主要總結(jié)了高速公路交通工程設(shè)施、路側(cè)設(shè)施及施工區(qū)安全設(shè)施研究的研究方法、試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果分析的內(nèi)容，其中對(duì)各種護(hù)欄的力學(xué)特性、碰撞效果及護(hù)欄的各個(gè)部位的吸能狀況有詳細(xì)的分析，在設(shè)計(jì)合理性方面也有一定的討論，并在本書(shū)的第二版中對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行完善。

一、護(hù)欄形式

（一）形式選擇與分類(lèi)。美國(guó)是目前高速公路網(wǎng)最發(fā)達(dá)、里程最多的國(guó)家，也是開(kāi)展護(hù)欄研究最早、最多的國(guó)家，混凝土護(hù)欄在國(guó)外得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)過(guò)了將近 30 年的研究及發(fā)展，美國(guó)的安全護(hù)欄在研究和實(shí)踐上取得了一定的進(jìn)步，但從整體水平上與國(guó)外相比仍然存在著一些差距[1]。

美國(guó)高速公路中央分隔帶護(hù)欄通道采用4種形式：HL1;HL2;HL3;HL4。不同的護(hù)欄型式，由于其本身特點(diǎn)，與道路的適應(yīng)性及經(jīng)濟(jì)性也差距較大。

按護(hù)欄的構(gòu)造形式劃分：1.半剛性護(hù)欄。半剛性護(hù)欄的主要結(jié)構(gòu)包括護(hù)欄的波形梁和立柱，有些還加之防阻塊。2.剛性護(hù)欄。剛性護(hù)欄的結(jié)構(gòu)在絕大多數(shù)情況的不會(huì)改變，因?yàn)樗臉?gòu)成材料多為混凝土，強(qiáng)度很大。3.柔性護(hù)欄，指在高速公路中間帶內(nèi)所設(shè)置的護(hù)欄。

（二）設(shè)置原則與形式選擇。護(hù)欄的性能選擇。護(hù)欄的吸能效果和抗沖擊能力是護(hù)欄整體性能的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，在選取合適的護(hù)欄形式時(shí)，必須先考慮到護(hù)欄的性能好壞。波形梁護(hù)欄作為目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的護(hù)欄形式，不但具有良好的吸能效果和抗沖擊能力，并從外觀上給人以舒適的感覺(jué)[2]。箱梁護(hù)欄和管梁護(hù)欄都在外形上比較美觀，且都適合設(shè)置在積雪路面上。纜索護(hù)欄是靠拉張力在發(fā)生碰撞時(shí)將失控車(chē)輛拉回正常車(chē)道的一種柔性結(jié)構(gòu)。相對(duì)以上幾種護(hù)欄形式，混凝土護(hù)欄具有最強(qiáng)的強(qiáng)度和剛度。在受到碰撞沖擊時(shí)，自身基本不發(fā)生形變，能夠有效避免失控車(chē)輛沖出路外，但混凝土護(hù)欄對(duì)乘員安全的保障性差，外形也不美觀，建議根據(jù)實(shí)際情況決定是否選用。

之所以要在道路上設(shè)置護(hù)欄結(jié)構(gòu)，就是要通過(guò)加設(shè)交通安全設(shè)施來(lái)避免發(fā)生交通事故或最大限度地降低事故的嚴(yán)重程度，尤其是在車(chē)輛容易駛出路外而導(dǎo)致嚴(yán)重事故的路段。

護(hù)欄的外形美觀程度屬于護(hù)欄美學(xué)范疇，也是道路景觀設(shè)計(jì)內(nèi)容中的一個(gè)具體環(huán)節(jié)[3]。護(hù)欄的外形設(shè)計(jì)按要求應(yīng)該能在心里上給車(chē)輛乘員有舒適的感覺(jué)，還要考慮對(duì)駕駛員視覺(jué)疲勞的緩解，產(chǎn)生良好的誘導(dǎo)效果。

二、防撞性能

（一）防撞性能分析。（1）護(hù)欄的承載能力有較大的富余，因此為了改善混凝土的導(dǎo)向性、提高乘員安全性，適當(dāng)減小護(hù)欄截面混凝土的面積是可行的。（2）從乘員位置對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的加速度和車(chē)輛行進(jìn)軌跡的比較可以看出，筆者構(gòu)建的IF型護(hù)欄較SF型護(hù)欄具有更好的車(chē)輛導(dǎo)出性能和乘員安全性能。（3）基于數(shù)值仿真計(jì)算結(jié)果的IF型護(hù)欄設(shè)計(jì)圖可以作為試驗(yàn)設(shè)計(jì)的參考，但需對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)車(chē)碰撞試驗(yàn)檢驗(yàn)。重型車(chē)輛與剛性護(hù)欄碰撞過(guò)程中的拖車(chē)側(cè)傾問(wèn)題由于其后果的嚴(yán)重性，需要引起研究設(shè)計(jì)者的高度重視，有關(guān)拖車(chē)側(cè)傾控制的研究仍需進(jìn)一步加強(qiáng)[4]。

（二）選擇防撞護(hù)欄的必要性。防撞護(hù)欄其主要作用是防止汽車(chē)司機(jī)失誤或其它原因造成的非正常行駛車(chē)輛越出公路或穿越中央分隔帶而聞入對(duì)向車(chē)道的交通事故發(fā)生，保護(hù)路側(cè)行人、建筑物、汽車(chē)司機(jī)和車(chē)上乘員安全，同時(shí)兼有誘導(dǎo)駕駛員視線、增加行車(chē)安全感和美化公路環(huán)境的作用。

三、護(hù)欄的局限性和優(yōu)點(diǎn)

混凝土護(hù)欄防止車(chē)輛越出路外的效果好，車(chē)輛碰撞時(shí)幾乎不變形，同時(shí)碰撞汽車(chē)也恢復(fù)到正常行駛方向，但混凝土護(hù)欄因剛度較大不易損壞，其經(jīng)濟(jì)性不高，且因其不變型不能吸收碰搞能量對(duì)車(chē)輛及乘員傷害較大。

四、結(jié)論

在護(hù)欄設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和美觀方面對(duì)護(hù)欄的構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化選擇并給出優(yōu)化后的護(hù)欄結(jié)構(gòu)，重新進(jìn)行仿真分析，檢驗(yàn)強(qiáng)度。對(duì)比優(yōu)化前后結(jié)果發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后護(hù)欄的強(qiáng)度雖略有降低，但在外形上較優(yōu)化前更美觀。

從美觀和經(jīng)濟(jì)方面考慮對(duì)構(gòu)件選擇做出優(yōu)化，優(yōu)化后護(hù)欄的立柱在外觀上讓人感覺(jué)更加舒適，并且強(qiáng)度有明顯的提高。優(yōu)化后的護(hù)欄的整體結(jié)構(gòu)防撞性能雖略有降低，降低了設(shè)計(jì)成本，在不影響護(hù)欄實(shí)際功用的條件下提高了其作為產(chǎn)品生產(chǎn)的可實(shí)施性。

【參考文獻(xiàn)】

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[5] 馬力.中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)最近十年發(fā)展態(tài)勢(shì)分析.世界汽車(chē).2003，（1）：13～14

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作者簡(jiǎn)介：王歡（1996—），女，漢族，山西運(yùn)城市人，工學(xué)碩士，單位：重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院交通運(yùn)輸工程專(zhuān)業(yè)，研究方向：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理。