張生學

（河北省交通規(guī)劃設(shè)計院，河北石家莊 050011）

0 引言

我國的高速公路總里程位居世界第一，為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展起到極大的推動作用。而交通安全設(shè)施作為高速公路重要的基礎(chǔ)配套設(shè)施在高速公路行車安全中起到了至關(guān)重要的作用，加強交通安全設(shè)施的研究，可以減少交通事故造成的人員和財產(chǎn)損失，并為駕駛員提供良好的駕駛體驗[1-3]。

護欄是交通安全設(shè)施中最常見的配套設(shè)施之一。隨著公路建設(shè)的快速發(fā)展，很多地區(qū)形成了復雜的路網(wǎng)環(huán)境，這些路段也成為交通安全事故的高發(fā)地區(qū)，因此，有必要對高速公路的護欄進行專項研究。護欄設(shè)置的初衷是為了保護駕駛員生命財產(chǎn)安全，減少對路側(cè)其他設(shè)施的損害，但是護欄本身又是一種障礙物的存在，因此，護欄的設(shè)置不是越多越好，應該根據(jù)路況信息進行綜合設(shè)置，以達到最佳的工程效益[4-8]。

本文針對護欄設(shè)置時應考慮的因素（安全性功能），對護欄的位置設(shè)置和最小長度進行探討，以期為高速公路護欄的設(shè)計施工提供借鑒。

1 護欄設(shè)置注意事項

高速公路設(shè)置護欄的主要目的是為了防止或減小車輛駛出路外造成事故的影響，最大限度地保護車內(nèi)人員的生命財產(chǎn)安全。根據(jù)《公路護欄安全評價標準》的相關(guān)要求：公路護欄設(shè)置需要滿足阻擋功能、緩沖功能以及導向功能，護欄安全性能評價指標見表1。但是，對于道路使用者來說，護欄本身也是一種障礙物的存在，護欄設(shè)置并非越多越好，在護欄設(shè)計時，應綜合考慮道路交通量、路側(cè)空間、道路線性等多種因素，決定是否需要設(shè)置護欄、設(shè)置什么等級的護欄以及護欄的設(shè)置長度是多少。在設(shè)計護欄時應重點考慮以下3 個問題。

表1 護欄安全性能評價指標

（1）路側(cè)以及道路中間帶的實際凈寬是否滿足設(shè)計要求。如果滿足設(shè)計要求，則應重點考慮路側(cè)靠近懸崖等危險地段的護欄設(shè)置，中間帶則應該考慮設(shè)置防止車輛駛?cè)雽ο蜍嚨赖南嚓P(guān)防護措施，否則應根據(jù)障礙物、道路交通量、設(shè)計時速、貨車占比等情況綜合確定護欄類型和等級長度。

（2）護欄設(shè)置應遵循較高的“性價比”，即設(shè)置護欄與不設(shè)置護欄時所能挽回的生命財產(chǎn)損失的綜合效益。如果護欄設(shè)置在效益較低（如交通量小）的路段，則應該增設(shè)一些視線誘導設(shè)施對設(shè)置的護欄進行提示和警告。

（3）護欄設(shè)置應該與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。設(shè)置的護欄應該在滿足交通行駛安全的前提上，盡量美觀并且不過度吸引駕駛員的注意力，給駕駛者良好的駕駛體驗。

2 護欄設(shè)置位置分析

2.1 路側(cè)護欄設(shè)置位置

路側(cè)護欄設(shè)置的主要目的是避免車輛與道路側(cè)面的障礙物發(fā)生碰撞，因此，護欄應設(shè)置在路側(cè)安全凈區(qū)（平坦且無障礙物的區(qū)域）。從寬容設(shè)計理念出發(fā)，路側(cè)護欄的設(shè)置應根據(jù)事故的嚴重性來決定，事故的嚴重程度主要考慮以下3 個因素：①車輛與護欄碰撞后可能造成的二次事故的概率和嚴重程度；②車輛與護欄碰撞后，沖出道路對自身安全造成的危害程度；③車輛與護欄碰撞后，沖出道路對道路附屬設(shè)施造成的破壞程度。

根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》中相關(guān)要求，根據(jù)事嚴重程度，將不同等級公路的防護等級進行了規(guī)定，不同事故嚴重程度下護欄防護等級要求情況見表2。

表2 不同事故嚴重程度下護欄防護等級要求

（1）高速公路在Ⅰ級（高等級）事故情況下，車輛沖出道路造成嚴重的二次事故的概率高、造成設(shè)施的破壞嚴重，因此，在此類型路段必須設(shè)置護欄（如路側(cè)存在高壓線路、鐵路、?；返仍O(shè)施的路段）：在高速公路設(shè)計時速為120 km/h 時，需采用六級防護等級的護欄；當設(shè)計時速為100 km/h 或80 km/h 時，需采用五級防護等級的護欄。

（2）在Ⅱ級（中等級）事故情況下，車輛沖出道路造成二次事故的概率較高，對附屬設(shè)施的損害較為嚴重，在此類型路段應設(shè)置護欄（如在深溝、水域、上跨橋梁、隧道入口等路段）統(tǒng)一推薦采用四級防護等級的護欄。

（3）在Ⅲ級（低等級）事故情況下，與護欄發(fā)生碰撞后車輛將受損，但造成二次事故的概率極低或不產(chǎn)生二次事故，對其他附屬設(shè)施幾乎沒有影響，在此類型路段宜設(shè)置護欄（如挖方路段、出口匝道有障礙物的路段、路側(cè)存在邊溝的路段等）建議采用三級防護等級的護欄。

但是，在一些特殊的、復雜的路網(wǎng)中，由于受到各種因素的影響，道路線型不能滿足線管要求，特別是在一些縱坡坡度較陡、曲率半徑接近最小值的路段，在設(shè)置護欄時應在規(guī)范基礎(chǔ)上提高一個防護等級；在某些貨車、重車、大客車占比較高（20%以上）的路段，由于大型車輛易發(fā)生制動失效的事故，也應在原來防護等級上提升一個等級。

2.2 中央分隔帶護欄設(shè)置

中央分隔帶護欄設(shè)置主要目的是為了避免或者減輕車輛駛?cè)雽ο蜍嚨浪斐傻氖鹿视绊懀斨虚g帶的寬度不大于12 m時，必須設(shè)置中央分隔帶護欄，中央分隔帶護欄分為整體式和分設(shè)式兩種（圖1）。整體式中分帶的安全隱患高于分設(shè)式中分帶，故其對護欄防護等級的要求高于后者。通常，在設(shè)計時速為120 km/h 的路段，整體式宜采用六級（SSm）防護等級的護欄，而分設(shè)式則可采用四級（SBm）防護等級的護欄；在設(shè)計時速為100 km/h 或80 km/h 時，整體式應采用五級（SAm）防護等級的護欄，分設(shè)式則可以采用三級（Am）防護等級的護欄。同理，當在坡度較陡、曲率半徑較小或者大型車輛占比較高的路段，應在上述等級基礎(chǔ)上再提升一個防護等級。

圖1 中分帶護欄設(shè)置示意

當高速公路上存在較多的跨線橋且橋梁中墩需設(shè)置在中分帶時，需要對中分帶護欄的設(shè)置進行特別的設(shè)計和討論。以設(shè)計時速100 km/h，中分帶寬度為2 m，中分帶護欄防護等級為SBm 時為例：如果中分帶采用波形梁形式進行設(shè)計，那么其保護橋墩所需的最小寬度為6.24 m（2.27+0.25×2+1.2）；如果采用混凝土護欄時，保護橋墩所需的最小寬度為2.7 m（0.25×2+0.4×2+0.1×2+1.2）。可見，在此設(shè)計情況下均會影響道路行車道的線型，極易引發(fā)交通事故，因此，考慮在混凝土護欄基礎(chǔ)上，將防護等級提升一級，同時將橋梁中墩修改為薄壁結(jié)構(gòu)，那么此時保護橋墩所需的最小寬度為2.0 m（0.25×2+0.4×2+0.05×2+0.6）。可見，此時的寬度與中分帶寬度一致，從而可以保證道路線型。所以，當中分帶自身寬度不足且須設(shè)置跨線橋中墩時，不宜采用分設(shè)式護欄，宜采用混凝土護欄，同時應在原有防護等級基礎(chǔ)上提升一個防護等級以保證道路線型（圖2）。

圖2 中分帶橋墩設(shè)置示意

3 護欄最小長度分析

護欄最小長度是指設(shè)置護欄時滿足其結(jié)構(gòu)或者防護需要的長度，其主要作用是當車輛與護欄發(fā)生碰撞時能最大程度吸收車輛的碰撞能量并改變車輛的運行軌跡，使車輛重新回到道路行駛方向并不引發(fā)二次事故的最小長度。護欄的防護長度一般由防護端頭長度（D1、D2）、護欄長度（T1、T2）、障礙物長度（L障）以及障礙物邊緣與防護欄之間的距離（F）共同確定，護欄防護長度計算示意見圖3。護欄長度與車輛的駛出角有關(guān)，駛出角越小，防護欄長度越長，一般情況下在設(shè)計時可以取保守值5～10。進行計算，若障礙物為交通標志、橋墩或者邊溝不構(gòu)成障礙物時，T1可取10 倍的F 值，當為雙車道高速公路時，T1應等于T2，當為四車道高速公路時，T2值可以只取0.5 倍T1。

圖3 護欄防護長度

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，波形梁護欄、混凝土護欄以及纜索護欄的最小結(jié)構(gòu)長度分別為70 m、36 m、100 m（圖4）：當計算得到的護欄防護長度大于結(jié)構(gòu)長度時，取護欄防護長度作為最終的最小長度；當計算得到的護欄防護長度小于結(jié)構(gòu)長度時，取結(jié)構(gòu)長度作為最終的最小長度。

圖4 不同形式護欄最小結(jié)構(gòu)長度

4 結(jié)論

（1）高速公路路側(cè)護欄防護等級的設(shè)置應根據(jù)事故等級確定，在坡度較陡、曲率半徑較小或大型車輛占比較高的路段，應在設(shè)計規(guī)范基礎(chǔ)上提升一個防護等級。

（2）在設(shè)計時速為120 km/h 的路段，整體式和分設(shè)式宜分別采用六級（SSm）和四級（SBm）防護等級的護欄；在設(shè)計時速為100 km/h 或80 km/h時，整體式和分設(shè)式宜分別采用五級（SAm）和三級（Am）防護等級的護欄。當中分帶自身寬度不足且須設(shè)置跨線橋中墩時，不宜采用分設(shè)式護欄，宜采用混凝土護欄，同時應在原有防護等級基礎(chǔ)上提升一個防護等級以保證道路線型。

（3）護欄最小長度應根據(jù)最小結(jié)構(gòu)長度和護欄防護長度確定，且應取兩者中的較大值。