護欄的進化

文

目前，高等級公路全段或者低等級公路的危險路段都安裝有防撞護欄，其具有阻攔、分隔、警示及誘導視線等功能，其主要作用是防止失控車輛沖出公路，使車輛回復到正常行駛方向，避免二次事故發(fā)生，保障車輛安全，減輕司乘人員受到的傷害。公路護欄在降低交通事故傷害程度方面起著越來越重要的作用。

半剛性護欄

半剛性護欄是一種金屬材料的支柱和梁相結合的護欄，支柱打入地下1米至2米深，梁通過螺絲緊固在支柱上，形成一種連續(xù)的梁柱式結構，通過梁的張拉力和彎曲變形吸收來自車輛的沖撞能量，具有一定的剛度和韌性。這種護欄按梁的結構分為“W”形波形梁護欄、管梁護欄、箱梁護欄等。

半剛性護欄的性能介于柔性護欄和剛性護欄之間，其立柱堅固耐撞、耐變形，梁自身的變形能夠吸收一部分撞擊能量，同時具有較高的韌性和剛度，剛柔相兼，一般不會斷裂，阻攔效果較好，損壞部件也容易更換，而且外形美觀，具有較好的視線誘導作用，能與道路線形相協(xié)調。因其具有的這些特點，半剛性護欄應用較廣，其中波形梁護欄目前在國內外應用最為廣泛。

高速公路波形梁護欄

高速公路因其車速快，全段兩側及中央隔離帶均采用波形梁護欄。近年，因為公路安全生命防護工程的實施，部分一級公路也全段安裝了波形梁護欄，其他等級的公路在急彎、陡坡、臨崖、臨水等危險路段也大量安裝了波形梁護欄，公路的安全保障能力得到有效提升。以筆者所在山東省臨沂市公路事業(yè)發(fā)展中心費縣中心為例，該中心共管養(yǎng)國省干線公路154.244公里,其中安裝半剛性波形防撞護欄路段達72公里。

較低等級公路的波形護欄

波形梁護欄

據統(tǒng)計，高速公路事故中30%以上為車輛翻越、沖出護欄的情況。在實踐應用中，波形梁護欄仍存在一些問題。許多交通事故中，車輛仍然突破了防撞護欄，造成了車輛的嚴重損毀和司乘人員的傷亡，護欄自身也損壞嚴重。波形梁護欄的不足之處主要有三點：一是當失控車輛碰撞波形梁護欄時，因護欄的強度較大，造成的瞬間撞擊力巨大，對車輛及司乘人員的傷害較重；二是高等級公路特別是高速公路，因為車輛速度快或滿載貨車的本身質量大，在發(fā)生交通事故撞擊護欄時，護欄的強度顯得力不從心，車輛極易沖出公路或沖向對向車道，發(fā)生二次車禍；三是波形梁護欄因其自身變形吸收撞擊能量的特性，在車輛碰撞時護欄很容易發(fā)生變形，產生頻繁的維修和更換工作，而安裝防撞護欄的公路不是車速和車流量較大的高等級公路，就是特殊危險且路面較窄的低等級公路路段，在這樣的道路上實施隔離維修更換作業(yè)，安全隱患非常大，一旦發(fā)生車輛誤入等安全事故，后果不堪設想。

旋轉防撞桶護欄

為了解決波形梁護欄的不足之處，目前又出現(xiàn)了一種旋轉防撞桶護欄，旋轉桶采用EVA和聚氨酯的復合材料，具有彈性且防撞耐磨的優(yōu)點，旋轉桶的顏色設計成鮮艷的橙黃色，同時貼有反光條，視覺效果明顯。當汽車撞擊護欄的時候，旋轉桶便會旋轉釋放動能，吸收部分車輛的撞擊力，從而更好地保護車輛安全，同時降低護欄本身的損壞程度。

旋轉防撞桶護欄圖

公路三級減震防撞護欄結構圖

滾輪內部標記圖

滾輪涂裝圖

但是，旋轉防撞桶護欄只能依靠防撞桶自身的彈性和旋轉來卸載和緩沖撞擊力，保護的力度還有所欠缺，而且該護欄的安裝需要使用專用的立柱和旋轉桶支架，價格較為昂貴，特別是對已經安裝波形梁護欄的公路進行更換安裝工程量非常大。

三級減震防撞護欄

三級減震防撞護欄的研發(fā)目的是為了更好地降低失控車輛撞擊護欄時的瞬間沖擊力，轉移車輛動能引導車輛沿護欄方向運行，避免車輛翻滾或者沖出護欄發(fā)生二次事故，從而更好地保護司乘人員，同時降低護欄本身的損壞程度，減少維修和更換的頻率，節(jié)約養(yǎng)護資金。

公路三級減震防撞護欄主要由滾輪、支架、盤式彈簧鼓、減震彈簧及安裝固定板組成。通過安裝固定板護欄可以直接安裝在原有的波形梁護欄上，約1.6米安裝一個，單側每公里需要安裝626個。安裝固定板還可以做成和波形梁弧度形狀相契合的曲面板，以加強安裝固定的強度。

護欄采取自身能夠旋轉的柔性滾輪接受車輛的撞擊，主要作用是通過滾輪自身的柔韌性和旋轉卸載及轉移車輛的撞擊能量，將剩余能量轉移至下一個滾輪，為一級減震。

滾輪后側的兩個盤式彈簧鼓，作用是能夠以彈簧鼓圓心為中心使?jié)L輪進行圓周轉動，協(xié)助滾輪吸收來自車輛的縱向撞擊力，當撞擊過后，滾輪通過盤式彈簧進行復位，此為二級減震。

最后端的三個減震彈簧，通過三個對應的導向軸和導向套管，吸收來自車輛的橫向撞擊力，撞擊過后，通過彈簧復位，此為三級減震。

三級減震相互作用，協(xié)同作業(yè)，通過多個滾輪的先后作業(yè)，從而逐漸消減車輛的撞擊力直至消失，以達到柔性引導車輛并保護車輛的目的。同時也能較好地保護護欄立柱和波形梁，一定程度上防止護欄變形，降低維修維護費用。

三級減震防撞護欄通過旋轉滾輪、盤式彈簧鼓、減震彈簧、波形護欄、立柱土基來吸收橫縱等方向的撞擊力，理論上護欄板和滾輪等允許橫向變形達1.4米，比之前的護欄允許變形能力提高了40%，自我恢復能力達到84%，具有優(yōu)良的雙向保護性能，預計降低車禍死亡率達30%。

安裝的每一個三級減震防撞護欄根據公路樁號位置編號，滾輪內部設置有一個永磁發(fā)電機和一個信號觸發(fā)器，當車輛撞擊護欄，發(fā)生轉動的滾輪帶動發(fā)電機發(fā)電，觸發(fā)信號發(fā)射器發(fā)送報警信號給監(jiān)控中心，即時監(jiān)控事故發(fā)生的地點，并根據信號發(fā)射的數量（轉動滾輪的數量）多少來預估事故的大小。同時，事發(fā)位置可以和視頻監(jiān)控進行關聯(lián)，根據發(fā)出信號滾輪的編號位置自動切換視頻監(jiān)控，即時查看事故現(xiàn)場，以便根據事故發(fā)生的損毀狀態(tài)、車輛特征、人員情況等信息，快速準確調度事故救援所需要的設備、機械和人力等，還能夠及時發(fā)布道路交通堵塞信息，降低事故路段的車流量，為救援提供有利條件，提升道路應急救援效率。

在偏遠無通訊地區(qū)，遇有事故或者緊急情況時，駕乘人員可以手動有規(guī)律地間歇轉動滾輪發(fā)電觸發(fā)信號觸發(fā)器，發(fā)出求救信號，例如SOS信號，以快速獲得救援。

護欄的滾輪外表可以根據公路不同路段的特點、線形、環(huán)境、綠化等因素，噴涂成各類不同的顏色，并噴涂反光的警示標記，在與公路環(huán)境相得益彰的同時，形成較為強烈的視覺沖擊，起到良好的視覺導向以及警示作用。

據交通運輸部政府公開信息顯示：2017年年末，全國公路總里程達477.35萬公里，公路密度達到每百平方公里49.72公里；2017年全國發(fā)生交通事故20.3萬起，死亡人數為6.4萬人，道路安全形勢不容樂觀。目前，由臨沂市公路事業(yè)發(fā)展中心費縣中心自主研發(fā)的公路三級減震防撞護欄因其新穎的創(chuàng)新設計，已獲得國家實用新型專利授權（專利號：ZL 2017 2 0247515.0），其應用前景廣闊，在降低交通事故傷害上，將發(fā)揮越來越重要的作用。