某汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)商用車(chē)高速環(huán)道的安全護(hù)欄設(shè)計(jì)

羅林平 舒俊 王航 梁靜云 梁耀

摘 要：某汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)新建了商用車(chē)高速環(huán)道，用于55噸及以下輪式商用車(chē)輛道路試驗(yàn)。為了保障該特種道路正常安全地運(yùn)行，需進(jìn)行安全防護(hù)設(shè)計(jì)，其中就包含了安全護(hù)欄的設(shè)計(jì)。我們參考現(xiàn)行公路規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)已投入使用的同類型特種道路安全護(hù)欄結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合特種道路的用途和參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)所處的周邊環(huán)境、汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)以往事故發(fā)生原因等進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化、加嚴(yán)、創(chuàng)新，完成了商用車(chē)高速環(huán)道的安全護(hù)欄設(shè)計(jì)并予以實(shí)施。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)；商用車(chē)高速環(huán)道；安全護(hù)欄；安全護(hù)欄設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U467.5? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2023）06-0071-06

Safety Guardrail Design for Commercial Vehicle High Speed Track in an Automotive Proving Ground

LUO Lin-ping1， SHU Jun1， WANG Hang2， LIANG Jing-yun1， LIANG Yao2

（1.National Automobile Quality Inspection and Test Center （Xiangyang）， Xiangyang 441004， China; 2.Dongfeng Design Institute Co.， Ltd， Xiangyang 441004， China）

Abstract： A new high speed track for commercial vehicles has been built in an automotive proving ground for the road test of wheeled commercial vehicles of 55 tons and below. In order to ensure the normal and safe operation of the special road， it is necessary to carry out safety protection design， which includes the design of safety guardrail. Referred to the current highway standards and the safety guardrail structural of the same type special roads that have been put into use in China， and combined with the usage and parameter of the special road， the surrounding environment of the site， and the causes of past accidents in the automotive proving ground， stringent and targeted measures of innovation and optimization were carried out to complete the design and implementation of the safety guardrail of the high speed track for commercial vehicles.

Key Words： Automotive Proving Ground; Commercial Vehicle High Speed Track; Safety Guardrail; Safety Guardrail Design

1? ?引言

某汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)新建了商用車(chē)高速環(huán)道，用于55噸及以下輪式商用車(chē)輛道路試驗(yàn)。為了保障該特種道路正常安全地運(yùn)行，需進(jìn)行安全防護(hù)設(shè)計(jì)，配置特種道路交通安全和管理設(shè)施，如交通標(biāo)志、標(biāo)線及安全護(hù)欄等。

中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)布的《T/CECS G：T10-2018汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)特種道路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》自2019年5月1日起施行，是目前唯一專門(mén)用于汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)特種道路的設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)與質(zhì)量驗(yàn)收技術(shù)規(guī)程，其中關(guān)于高速環(huán)道安全護(hù)欄有如下規(guī)定：

1）高速環(huán)道在兩側(cè)無(wú)安全凈區(qū)時(shí)應(yīng)設(shè)置護(hù)欄，安全凈區(qū)最小寬度2.0m。

2）高速環(huán)道曲線段外側(cè)必須設(shè)置護(hù)欄，護(hù)欄拼接方向應(yīng)與行車(chē)方向一致。

3）護(hù)欄等級(jí)應(yīng)與試驗(yàn)車(chē)速、試驗(yàn)汽車(chē)質(zhì)量、碰撞角度、路側(cè)的危險(xiǎn)程度相匹配。碰撞能量等級(jí)、護(hù)欄等級(jí)及選擇依據(jù)可參考現(xiàn)行《公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B05-01） 和《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D81）。

2? ?商用車(chē)高速環(huán)道簡(jiǎn)介

商用車(chē)高速環(huán)道是瀝青混凝土路面，平面線形是四段直線段和四段曲線段（圓曲線+緩和曲線）組成的閉合環(huán)道，全長(zhǎng)5569米，可參考圖1所示的商用車(chē)高速環(huán)道平面圖。道路直線段路寬8～32米，直線段設(shè)計(jì)車(chē)速120km/h，曲線段路寬12.5米，曲線段設(shè)計(jì)車(chē)速80km/h，東南彎、東北彎、西北彎圓曲線半徑均為135米，西南彎圓曲線半徑為107米，緩和曲線類型為麥克康奈爾曲線。

商用車(chē)高速環(huán)道兩車(chē)道并列，外側(cè)車(chē)道寬4米，內(nèi)側(cè)車(chē)道寬3.75米，外側(cè)車(chē)道設(shè)計(jì)平衡車(chē)速80km/h，內(nèi)側(cè)車(chē)道設(shè)計(jì)平衡車(chē)速50km/h，順時(shí)針單向行駛，交通輛約200輛/日，可開(kāi)展的道路試驗(yàn)包括耐久性試驗(yàn)、高速行駛試驗(yàn)、高速行駛平順性試驗(yàn)、操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)、制動(dòng)性能試驗(yàn)、最高車(chē)速試驗(yàn)、熱負(fù)荷特性試驗(yàn)、燃料耗量試驗(yàn)、輪胎性能試驗(yàn)、商用車(chē)隊(duì)智能網(wǎng)聯(lián)編組試驗(yàn)等。

商用車(chē)高速環(huán)道建設(shè)地址緊鄰已有試驗(yàn)場(chǎng)地，其形成的閉合環(huán)道內(nèi)部包含多條特種道路，外部西鄰已有高速環(huán)道東側(cè)直線段，南鄰某高層住宅區(qū)外圍通行道路，東側(cè)為社會(huì)道路，北側(cè)為城市綠廊，汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)路以涵洞方式排布于西南彎下方。

3? ? 安全護(hù)欄設(shè)計(jì)

商用車(chē)高速環(huán)道不同于常規(guī)高速公路和一級(jí)公路，其試驗(yàn)車(chē)輛具有特殊性。試驗(yàn)車(chē)輛通過(guò)道路試驗(yàn)來(lái)對(duì)車(chē)輛及其零部件進(jìn)行考核，一般車(chē)輛數(shù)量較少，應(yīng)避免發(fā)生嚴(yán)重事故導(dǎo)致車(chē)輛損毀，所以安全護(hù)欄設(shè)計(jì)雖可參考卻不可局限于現(xiàn)行公路規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)參考國(guó)內(nèi)已投入使用的同類型特種道路安全護(hù)欄結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合特種道路的用途和參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)所處的周邊環(huán)境、汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)以往事故發(fā)生原因等進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化、加嚴(yán)、創(chuàng)新。

3.1? ?現(xiàn)狀分析

公路護(hù)欄是一種縱向吸能結(jié)構(gòu)，通過(guò)自體變形或車(chē)輛爬高來(lái)吸收碰撞能量，從而改變車(chē)輛行駛方向、阻止車(chē)輛越出路外或進(jìn)入對(duì)向車(chē)道、最大限度地減少對(duì)乘員的傷害。根據(jù)碰撞后的變形程度，護(hù)欄可分為剛性護(hù)欄、半剛性護(hù)欄和柔性護(hù)欄，其主要代表形式分別為混凝土護(hù)欄、波形梁護(hù)欄和纜索護(hù)欄。國(guó)內(nèi)已投入使用的部分高速環(huán)道安全護(hù)欄如下圖2所示，均選用了波形梁護(hù)欄。

波形梁護(hù)欄通過(guò)車(chē)輛與地面之間的摩擦、車(chē)輛與護(hù)欄之間的摩擦以及車(chē)輛、地基和護(hù)欄本身一定量的彈塑性變形（主要是護(hù)欄系統(tǒng)的變形）來(lái)吸收碰撞能量，延長(zhǎng)碰撞過(guò)程的作用時(shí)間來(lái)降低車(chē)輛速度，并迫使失控車(chē)輛改變行駛方向，回復(fù)到正常的行駛方向，從而確保乘員安全和減少車(chē)輛損壞。波形梁護(hù)欄具有一定的剛度和韌性，損壞部件容易更換，具有一定的視線誘導(dǎo)作用，外形美觀，應(yīng)用最廣泛。

3.2? 設(shè)計(jì)方案

特種道路交通安全和管理設(shè)施設(shè)計(jì)方案應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)需求、試驗(yàn)汽車(chē)設(shè)計(jì)速度、安全防護(hù)等級(jí)來(lái)確定。原則上盡可能以緩沖區(qū)/安全凈區(qū)代替安全護(hù)欄，以柔性防護(hù)設(shè)施代替剛性防護(hù)設(shè)施[1]。商用車(chē)高速環(huán)道參考國(guó)內(nèi)已投入使用的同類型特種道路安全護(hù)欄結(jié)構(gòu)形式選用波形梁護(hù)欄。波形梁護(hù)欄是半剛性護(hù)欄的主要代表形式，路側(cè)常用的波形梁護(hù)欄主要有一至八（代碼分別為C、B、A、SB、SA、SS、HB、HA）等八個(gè)等級(jí)[2]。

商用車(chē)高速環(huán)道最高設(shè)計(jì)平衡車(chē)速為80km/h，一旦發(fā)生事故，嚴(yán)重程度為高級(jí)，路側(cè)護(hù)欄應(yīng)選擇防護(hù)等級(jí)五（SA）級(jí)[3]。五（SA）級(jí)路側(cè)波形梁護(hù)欄橫截面布置圖如下圖3所示，地面以上高度1.3米，護(hù)欄的埋深1.65米，安裝一層三波形梁。

商用車(chē)高速環(huán)道上最大總質(zhì)量55噸的大型貨車(chē)重心高度為1.92米[4]，在某些高差較大或較為危險(xiǎn)的路段，當(dāng)車(chē)輛撞擊護(hù)欄并側(cè)翻攀越后會(huì)造成嚴(yán)重后果，如墜落至高差以下或撞到其它車(chē)輛等，帶來(lái)二次傷害，那么這些路段為了盡可能阻止商用車(chē)撞擊護(hù)欄時(shí)由于重心過(guò)高造成的側(cè)翻攀越，需考慮加高護(hù)欄至高于1.92米，并在護(hù)欄內(nèi)側(cè)加掛柔性防護(hù)設(shè)施，進(jìn)行綜合防護(hù)。

3.2.1 直線段

商用車(chē)高速環(huán)道直線段選用波形梁護(hù)欄，常規(guī)SA級(jí)波形梁護(hù)欄地面以上高度1.3米，無(wú)法阻擋重心高度可達(dá)1.92米的試驗(yàn)車(chē)輛越出護(hù)欄，所以根據(jù)四段直線段所處的周邊環(huán)境不同及其與周?chē)囼?yàn)道路設(shè)施的位置關(guān)系有選擇性地進(jìn)行優(yōu)化、加嚴(yán)。

1）西直線段內(nèi)側(cè)地勢(shì)低于其包圍的特種道路且有足夠的安全凈區(qū)，所以不設(shè)置安全護(hù)欄。

2）西直線段外側(cè)緊鄰已有高速環(huán)道東側(cè)直線段且高出0.5～1.7米，該已有高速環(huán)道為商用車(chē)和乘用車(chē)混用特種道路，最高安全車(chē)速達(dá)210km/h，且兩者之間為相向行駛，所以優(yōu)化設(shè)置2m高SA級(jí)波形梁護(hù)欄，并在波形梁護(hù)欄內(nèi)側(cè)加嚴(yán)增加柔性防護(hù)設(shè)施輪胎墻。

3）南直線段內(nèi)側(cè)為連接路，連接路上車(chē)輛行駛速度低，所以常規(guī)設(shè)置SA級(jí)波形梁護(hù)欄。

4）南直線段外側(cè)比某高層住宅區(qū)外圍通行道路高出3.7～5米，所以優(yōu)化設(shè)置2m高SA級(jí)波形梁護(hù)欄，同時(shí)預(yù)留未來(lái)施工隧道的空間（隧道可為某高層住宅區(qū)隔聲降噪，也是未來(lái)的試驗(yàn)場(chǎng)景）。

5）北直線段、東直線段均位于洼地，地勢(shì)低于其周?chē)?，?chē)輛越出護(hù)欄后面臨爬坡，危險(xiǎn)性相對(duì)較小，所以內(nèi)側(cè)按需常規(guī)設(shè)置SA級(jí)波形梁護(hù)欄、外側(cè)常規(guī)設(shè)置SA級(jí)波形梁護(hù)欄。

2m高SA級(jí)波形梁護(hù)欄相比于SA級(jí)波形梁護(hù)欄，地面以上高度由1.3米增加至2米，需同時(shí)增加一層三波形梁（上下兩層三波形梁增大了車(chē)輛碰撞時(shí)與護(hù)欄的接觸面積），并同步加大護(hù)欄埋深以增大抗傾覆力和力臂。

3.2.2? 曲線段

商用車(chē)高速環(huán)道曲線段設(shè)置了圓曲線與緩和曲線，緩和曲線采用麥克康奈爾（McConnell）曲線，不同于常規(guī)高速公路和一級(jí)公路，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)以往事故發(fā)生原因集中在超速行駛、違規(guī)行駛、疲勞駕駛等，在曲線段可能導(dǎo)致極端嚴(yán)重后果，所以商用車(chē)高速環(huán)道曲線段安全護(hù)欄設(shè)計(jì)在選用波形梁護(hù)欄的同時(shí)引入了旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄。

旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄是一種使用旋轉(zhuǎn)桶作為主要接觸介質(zhì)的半剛性護(hù)欄，其旋轉(zhuǎn)桶可在撞擊力作用下旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)車(chē)輛完成轉(zhuǎn)向回復(fù)。浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)《DB33∕T 888-2020 旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄設(shè)置規(guī)范》規(guī)定：需加強(qiáng)護(hù)欄導(dǎo)向性能、緩沖性能、誘導(dǎo)性能的路段，宜設(shè)置旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄；旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄可用作小橋、通道、明涵的橋梁護(hù)欄；設(shè)計(jì)速度為80km/h的情況下若圓曲線半徑小于400米時(shí)，宜在圓曲線路段設(shè)置旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄[5]。該標(biāo)準(zhǔn)上的旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄地面以上高度有0.75米、0.96米、1.24米，我們根據(jù)四段曲線段所處的周邊環(huán)境不同有選擇性地進(jìn)行優(yōu)化、加嚴(yán)、創(chuàng)新。

1）東南彎、東北彎、西北彎內(nèi)側(cè)常規(guī)設(shè)置SA級(jí)波形梁護(hù)欄。

2）西南彎內(nèi)側(cè)優(yōu)化設(shè)置2米高度旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄，并在涵洞上方的2米高度旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄內(nèi)側(cè)加嚴(yán)增加柔性防護(hù)設(shè)施輪胎墻，輪胎墻內(nèi)側(cè)再加嚴(yán)增加安全緩沖區(qū)。三種防護(hù)措施漸進(jìn)式依次消能，最大程度上降低試驗(yàn)車(chē)輛與試驗(yàn)人員的損傷。

所有曲線段外側(cè)優(yōu)化設(shè)置1.47米高度旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄，上部彎曲以保持與特種道路路面垂直。

3）曲線段外側(cè)護(hù)欄高度1.47米是考慮了商用車(chē)高速環(huán)道的試驗(yàn)車(chē)型、駕駛員開(kāi)車(chē)的舒適感（不能壓縮安全帶的凈寬）而最終確定。1.47米高度旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄（上部彎曲）相比于標(biāo)準(zhǔn)上1.24米高度旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄，地面以上高度由1.24米增加至1.47米，需同步調(diào)整雙旋轉(zhuǎn)桶的安裝高度，并同步加大護(hù)欄的埋深1.24米至1.65米以增大護(hù)欄的抗傾覆力及力臂，抵抗更大的沖擊能。

2米高度旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄相比于標(biāo)準(zhǔn)上1.24米高度旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄，地面以上高度由1.24米增加至2米，需同步增加一層旋轉(zhuǎn)桶以增大車(chē)輛碰撞時(shí)與護(hù)欄的接觸面積，并同步加大護(hù)欄的埋深1.24米至1.816米以增大護(hù)欄的抗傾覆力及力臂，抵抗更大的沖擊能。其與SA級(jí)波形梁護(hù)欄過(guò)渡的構(gòu)造示意圖如下圖4所示。

4? ?安全護(hù)欄實(shí)施

商用車(chē)高速環(huán)道的曲線段外側(cè)布置了1.47米高度旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄總計(jì)1242米，西南彎內(nèi)側(cè)布置了2米高度旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄總計(jì)260米，西直線段、南直線段外側(cè)高差較大位置布置了2m高SA級(jí)波形梁護(hù)欄總計(jì)2447米，其余位置布置了SA級(jí)波形梁護(hù)欄總計(jì)3678米。西直線段外側(cè)布置的2m高SA級(jí)波形梁護(hù)欄內(nèi)側(cè)柔性防護(hù)設(shè)施輪胎墻和西南彎內(nèi)側(cè)2米高度旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄內(nèi)側(cè)柔性防護(hù)設(shè)施輪胎墻正在實(shí)施中。

商用車(chē)高速環(huán)道的直線段安全護(hù)欄實(shí)施效果如下圖5所示：

商用車(chē)高速環(huán)道的曲線段安全護(hù)欄實(shí)施效果如下圖6所示：

5? ? 結(jié)語(yǔ)

本次安全護(hù)欄設(shè)計(jì)和實(shí)施將旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄引入了汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)商用車(chē)高速環(huán)道此類型特種道路的防護(hù)設(shè)施中，是具備新穎性的實(shí)踐；同時(shí)在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的SA級(jí)波形梁護(hù)欄和旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄基礎(chǔ)上進(jìn)行了整體加高和結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，是理論聯(lián)系實(shí)際的創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1]T/CECS G：T10-2018，汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)特種道路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程[S].

[2]JTG/T D81-2017，公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則[S].

[3]JTG D81-2017，公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

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[5]DB33/T 888-2020，旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄設(shè)置規(guī)范[S].

專家推薦語(yǔ)

閆仕軍

泛亞汽車(chē)技術(shù)中心有限公司

總監(jiān)? 高級(jí)工程師

在某商用車(chē)高速環(huán)道的安全護(hù)欄設(shè)計(jì)中，基于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的SA級(jí)波形梁護(hù)欄和旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄進(jìn)行了整體加高和結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，起到了較好的防護(hù)作用，具備一定的新穎性和推廣價(jià)值。