高速公路護(hù)欄設(shè)置位置及最小長度分析

張生學(xué)

（河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jì)發(fā)展起到極大的推動(dòng)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(qiáng)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(cái)產(chǎn)損失，并為駕駛員提供良好的駕駛體驗(yàn)[1-3]。

護(hù)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(fù)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(hù)欄進(jìn)行專項(xiàng)研究。護(hù)欄設(shè)置的初衷是為了保護(hù)駕駛員生命財(cái)產(chǎn)安全，減少對路側(cè)其他設(shè)施的損害，但是護(hù)欄本身又是一種障礙物的存在，因此，護(hù)欄的設(shè)置不是越多越好，應(yīng)該根據(jù)路況信息進(jìn)行綜合設(shè)置，以達(dá)到最佳的工程效益[4-8]。

本文針對護(hù)欄設(shè)置時(shí)應(yīng)考慮的因素（安全性功能），對護(hù)欄的位置設(shè)置和最小長度進(jìn)行探討，以期為高速公路護(hù)欄的設(shè)計(jì)施工提供借鑒。

1 護(hù)欄設(shè)置注意事項(xiàng)

高速公路設(shè)置護(hù)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(hù)車內(nèi)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。根據(jù)《公路護(hù)欄安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求：公路護(hù)欄設(shè)置需要滿足阻擋功能、緩沖功能以及導(dǎo)向功能，護(hù)欄安全性能評價(jià)指標(biāo)見表1。但是，對于道路使用者來說，護(hù)欄本身也是一種障礙物的存在，護(hù)欄設(shè)置并非越多越好，在護(hù)欄設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)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(hù)欄、設(shè)置什么等級的護(hù)欄以及護(hù)欄的設(shè)置長度是多少。在設(shè)計(jì)護(hù)欄時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下3 個(gè)問題。

表1 護(hù)欄安全性能評價(jià)指標(biāo)

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

（2）護(hù)欄設(shè)置應(yīng)遵循較高的“性價(jià)比”，即設(shè)置護(hù)欄與不設(shè)置護(hù)欄時(shí)所能挽回的生命財(cái)產(chǎn)損失的綜合效益。如果護(hù)欄設(shè)置在效益較低（如交通量?。┑穆范?，則應(yīng)該增設(shè)一些視線誘導(dǎo)設(shè)施對設(shè)置的護(hù)欄進(jìn)行提示和警告。

（3）護(hù)欄設(shè)置應(yīng)該與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。設(shè)置的護(hù)欄應(yīng)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(yàn)。

2 護(hù)欄設(shè)置位置分析

2.1 路側(cè)護(hù)欄設(shè)置位置

路側(cè)護(hù)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(hù)欄應(yīng)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(jì)理念出發(fā)，路側(cè)護(hù)欄的設(shè)置應(yīng)根據(jù)事故的嚴(yán)重性來決定，事故的嚴(yán)重程度主要考慮以下3 個(gè)因素：①車輛與護(hù)欄碰撞后可能造成的二次事故的概率和嚴(yán)重程度；②車輛與護(hù)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(hù)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(jì)規(guī)范》中相關(guān)要求，根據(jù)事嚴(yán)重程度，將不同等級公路的防護(hù)等級進(jìn)行了規(guī)定，不同事故嚴(yán)重程度下護(hù)欄防護(hù)等級要求情況見表2。

表2 不同事故嚴(yán)重程度下護(hù)欄防護(hù)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(yán)重的二次事故的概率高、造成設(shè)施的破壞嚴(yán)重，因此，在此類型路段必須設(shè)置護(hù)欄（如路側(cè)存在高壓線路、鐵路、危化品等設(shè)施的路段）：在高速公路設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h 時(shí)，需采用六級防護(hù)等級的護(hù)欄；當(dāng)設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km/h 或80 km/h 時(shí)，需采用五級防護(hù)等級的護(hù)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(yán)重，在此類型路段應(yīng)設(shè)置護(hù)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(hù)等級的護(hù)欄。

（3）在Ⅲ級（低等級）事故情況下，與護(hù)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(hù)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(hù)等級的護(hù)欄。

但是，在一些特殊的、復(fù)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(hù)欄時(shí)應(yīng)在規(guī)范基礎(chǔ)上提高一個(gè)防護(hù)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(dòng)失效的事故，也應(yīng)在原來防護(hù)等級上提升一個(gè)等級。

2.2 中央分隔帶護(hù)欄設(shè)置

中央分隔帶護(hù)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?dāng)中間帶的寬度不大于12 m時(shí)，必須設(shè)置中央分隔帶護(hù)欄，中央分隔帶護(hù)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(hù)欄防護(hù)等級的要求高于后者。通常，在設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h 的路段，整體式宜采用六級（SSm）防護(hù)等級的護(hù)欄，而分設(shè)式則可采用四級（SBm）防護(hù)等級的護(hù)欄；在設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km/h 或80 km/h 時(shí)，整體式應(yīng)采用五級（SAm）防護(hù)等級的護(hù)欄，分設(shè)式則可以采用三級（Am）防護(hù)等級的護(hù)欄。同理，當(dāng)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(yīng)在上述等級基礎(chǔ)上再提升一個(gè)防護(hù)等級。

圖1 中分帶護(hù)欄設(shè)置示意

當(dāng)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(shí)，需要對中分帶護(hù)欄的設(shè)置進(jìn)行特別的設(shè)計(jì)和討論。以設(shè)計(jì)時(shí)速100 km/h，中分帶寬度為2 m，中分帶護(hù)欄防護(hù)等級為SBm 時(shí)為例：如果中分帶采用波形梁形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么其保護(hù)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(hù)欄時(shí)，保護(hù)橋墩所需的最小寬度為2.7 m（0.25×2+0.4×2+0.1×2+1.2）?？梢姡诖嗽O(shè)計(jì)情況下均會(huì)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(hù)欄基礎(chǔ)上，將防護(hù)等級提升一級，同時(shí)將橋梁中墩修改為薄壁結(jié)構(gòu)，那么此時(shí)保護(hù)橋墩所需的最小寬度為2.0 m（0.25×2+0.4×2+0.05×2+0.6）?？梢?，此時(shí)的寬度與中分帶寬度一致，從而可以保證道路線型。所以，當(dāng)中分帶自身寬度不足且須設(shè)置跨線橋中墩時(shí)，不宜采用分設(shè)式護(hù)欄，宜采用混凝土護(hù)欄，同時(shí)應(yīng)在原有防護(hù)等級基礎(chǔ)上提升一個(gè)防護(hù)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(hù)欄最小長度分析

護(hù)欄最小長度是指設(shè)置護(hù)欄時(shí)滿足其結(jié)構(gòu)或者防護(hù)需要的長度，其主要作用是當(dāng)車輛與護(hù)欄發(fā)生碰撞時(shí)能最大程度吸收車輛的碰撞能量并改變車輛的運(yùn)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(hù)欄的防護(hù)長度一般由防護(hù)端頭長度（D1、D2）、護(hù)欄長度（T1、T2）、障礙物長度（L障）以及障礙物邊緣與防護(hù)欄之間的距離（F）共同確定，護(hù)欄防護(hù)長度計(jì)算示意見圖3。護(hù)欄長度與車輛的駛出角有關(guān)，駛出角越小，防護(hù)欄長度越長，一般情況下在設(shè)計(jì)時(shí)可以取保守值5～10。進(jìn)行計(jì)算，若障礙物為交通標(biāo)志、橋墩或者邊溝不構(gòu)成障礙物時(shí)，T1可取10 倍的F 值，當(dāng)為雙車道高速公路時(shí)，T1應(yīng)等于T2，當(dāng)為四車道高速公路時(shí)，T2值可以只取0.5 倍T1。

圖3 護(hù)欄防護(hù)長度

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

圖4 不同形式護(hù)欄最小結(jié)構(gòu)長度

4 結(jié)論

（1）高速公路路側(cè)護(hù)欄防護(hù)等級的設(shè)置應(yīng)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(yīng)在設(shè)計(jì)規(guī)范基礎(chǔ)上提升一個(gè)防護(hù)等級。

（2）在設(shè)計(jì)時(shí)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(hù)等級的護(hù)欄；在設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km/h 或80 km/h時(shí)，整體式和分設(shè)式宜分別采用五級（SAm）和三級（Am）防護(hù)等級的護(hù)欄。當(dāng)中分帶自身寬度不足且須設(shè)置跨線橋中墩時(shí)，不宜采用分設(shè)式護(hù)欄，宜采用混凝土護(hù)欄，同時(shí)應(yīng)在原有防護(hù)等級基礎(chǔ)上提升一個(gè)防護(hù)等級以保證道路線型。

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