基于重大交通事故分析的公路護欄防護性能研究

鄧毅萍 常宇 道路交通安全公安部重點實驗室 公安部交通管理科學研究所

基于重大交通事故分析的公路護欄防護性能研究

鄧毅萍 常宇 道路交通安全公安部重點實驗室 公安部交通管理科學研究所

公路護欄作為重要的道路安全設施，在道路交通事故預防中起著重要作用。從分析我國近年來涉及公路護欄的重大交通事故特征入手，對公路護欄防護性能相關標準進行研究，剖析公路護欄在技術標準、生產(chǎn)、施工、設置等方面存在的諸多問題，從完善相關技術標準、加強護欄產(chǎn)品生產(chǎn)設置和施工環(huán)節(jié)監(jiān)管、組織開展隱患排查治理等方面提出對策建議。

重大交通事故 公路護欄 防護性能

一、引言

公路護欄是一種縱向吸能結構，通過自體變形或車輛爬高來吸收碰撞能量，從而改變車輛行駛方向、阻止車輛越出路外或進入對向車道，最大限度地減少對乘員的傷害。它作為重要道路安全設施，在交通事故預防中起到重要作用。2005～2012年，我國發(fā)生的一次死亡10人以上重大道路交通事故中涉及公路護欄的事故占五分之一，通過對相關事故開展特征分析，表明目前公路護欄存在防護能力不足的突出問題，也是加重事故慘重后果的原因之一。目前我國公路護欄防撞性能評價標準與歐美發(fā)達國家相比，還存在較大差距，防護能力不能滿足車輛大型化、重載化、快速化的發(fā)展趨勢，護欄碰撞安全性問題日益凸顯。

二、涉及公路護欄的重大道路交通事故主要特征

（一）總體情況

據(jù)統(tǒng)計，2005～2012年，全國發(fā)生的一次死亡10人以上重大道路交通事故（以下簡稱重大事故）中，涉及公路護欄（主要指沖出/沖過路側護欄或中央護欄的情況）的有52起，占事故總起數(shù)（250起）的20.8%[1]。

如圖1所示，2005年發(fā)生7起，占當年事故總數(shù)的14.9%；2006年、2007年同比減少；2008年出現(xiàn)反彈，發(fā)生8起，占比為27.6%；2009年略有下降；2011年至2012年逐年上升，2012年發(fā)生9起，占當年事故總數(shù)的36.0%，起數(shù)和占比重都是近8年最高值。可見涉及護欄的重大事故總體上呈波動上升趨勢。

（二）高速公路、國道上事故集中

從道路技術等級分布來看，高速公路事故最多，共發(fā)生33起，占總數(shù)的63.5%；其次為二、三級公路，各發(fā)生6起，各占總數(shù)的11.5%。從公路行政等級分布來看，國道上發(fā)生36起，占總數(shù)的69.2%；其次為省道，發(fā)生10起，占總數(shù)的19.2%。詳見圖2。

（三）沖出高速公路路側護欄事故最多

從事故形態(tài)看，沖出高速公路路側護欄事故最多，發(fā)生19起，占總數(shù)的36.5%；其次是沖越高速公路中央護欄、沖出橋梁護欄事故，各發(fā)生12起，各占總數(shù)的23.1%；沖出公路路側護欄（含水泥防撞墩）事故5起；沖越高速公路中央護欄及路側護欄事故2起。

（四）大型客車、重型貨車肇事多

從肇事車輛類型分布來看，大型車輛肇事共占總數(shù)的92.4%，其中，大型客車（含大型普通客車、大型臥鋪客車、公交大客車）肇事37起，占總數(shù)的71.2%；重型貨車（含半掛車）肇事11起，占總數(shù)的21.2%。詳見圖3。

（五）超速行駛肇事多、貨車超載現(xiàn)象嚴重

從事故認定原因來看，因駕駛人違法行為肇事40起，占總數(shù)的76.9%，其中超速行駛肇事21起，占總數(shù)的40.4%，其次為疲勞駕駛，肇事7起，占總數(shù)的13.5%；因車輛機械故障、爆胎導致8起，占總數(shù)的15.4%；因駕駛人操作不當、身體不適、突發(fā)疾病導致4起，占總數(shù)的7.6%。

從肇事貨車的超載違法行為來看，11起重型貨車肇事事故中，除1輛肇事車的載重情況不詳和1輛空載以外，其他9輛肇事重型貨車中有6輛車超載，超載程度最低的46.4%、最高的達到677.4%，6輛超載肇事車平均超載193.8%；9輛肇事的重型貨車平均實載41.1噸，平均核載23.9噸，最低實載22噸，有2輛肇事車實載超過70噸。

三、我國公路護欄碰撞安全性相關標準現(xiàn)狀

（一）我國現(xiàn)行公路護欄碰撞安全性規(guī)定

我國公路護欄的現(xiàn)行相關標準和規(guī)范主要包括產(chǎn)品性能標準、設計施工規(guī)則、產(chǎn)品安全性能評價標準三大類，均為交通行業(yè)標準。現(xiàn)行標準中，公路護欄的防撞等級由低到高分別為B、A（Am）、SB（SBm）、SA（SAm）和SS等五級[2]。護欄安全性能碰撞試驗條件中，碰撞角度為20°；大型客車的最大質量為18噸，碰撞速度為80km/h，大型貨車的最大質量為14t，碰撞速度為60km/h；車輛的最大碰撞能量為520kJ[3]。詳見表1。

（二）我國護欄防撞性能標準與發(fā)達國家（地區(qū)）對比

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我國現(xiàn)行公路護欄安全性能碰撞試驗條件的相關標準與日本、美國、歐盟的標準相比，從整體上來說要求較低，主要有以下幾點差異：

1. 碰撞車型不全。我國標準中碰撞車型沒有拖掛車；美國標準中碰撞車型設廂式拖掛車、槽罐拖掛車等。

2. 碰撞質量較輕。我國標準中試驗車輛質量較輕，大型客車的最高碰撞質量僅為18噸，大型貨車的最高碰撞質量僅為14噸；日本標準的最高碰撞質量為25噸；美國、歐盟標準的最高碰撞質量分別為36噸和38噸。

3. 碰撞速度較慢。我國標準中大型貨車的最大碰撞速度為60km/h；美國標準的廂式貨車最大碰撞速度為90km/h；歐盟標準的重型貨車最大碰撞速度為80km/h。

4. 碰撞能量較低。我國標準中車輛最高碰撞能量僅為520kJ；日本標準中最高碰撞能量為650kJ；美國、歐盟標準中最高碰撞能量分別為595.4kJ和724.57kJ。

5. 碰撞角度單一。我國標準中各車型各級別的碰撞角度均為20°；美國、歐盟標準中的碰撞角度為8°、15°、20°等。

四、公路護欄防護性能現(xiàn)存問題

（一）相關技術標準存在缺陷

1. 護欄碰撞條件不適應現(xiàn)階段交通狀況實際特征

汽車和護欄碰撞的動力學過程相當復雜，目前我國公路護欄碰撞條件參數(shù)的確定是通過標準編寫組于2000～2001年先后在14個省市共7000多公里的公路上進行大量碰撞事故調研后研究確定的[4]。隨著近年我國經(jīng)濟社會持續(xù)快速發(fā)展，護欄碰撞條件也發(fā)生了一些變化，而基于13年前調研數(shù)據(jù)分析研究得到的碰撞條件參數(shù)，目前已顯現(xiàn)出與交通狀況實際不適應。

（1）機動車車型組成結構變化情況

近年來我國機動車構成向小型化和大型化兩極發(fā)展。2002～2012年，我國小型客車保有量增長8.4倍，占機動車保有量的比重上升了23.6%；同期貨車保有量增長122.5%，所占比重下降2.8%。但貨車的組成結構呈現(xiàn)出明顯變化，重型貨車保有量增加了1.9倍，占貨車比重達到25.1%，上升5.5%；掛車保有量增加2.11倍，占貨車比重上升至9.3%；中型貨車占貨車比重則下降13.2%，可見貨車正逐步向大型化、重型化、拖掛車方向發(fā)展。同時，拖掛車肇事的交通事故卻居高不下，2012年全國高速公路交通事故中，拖掛車肇事事故占7.8%。然而，現(xiàn)行護欄標準中，碰撞車型還沒有拖掛車。

（2）碰撞車速變化情況

近年來我國高等級公路得到快速發(fā)展，交通條件得到較大改善，為汽車快速、高效地進行公路交通運輸提供了更好的道路環(huán)境；另一方面，隨著現(xiàn)代汽車生產(chǎn)技術和工藝水平日益提高，車輛的設計速度攀升。我國公路上機動車駕駛人超速行駛違法行為屢見不鮮，每年約有10%的交通事故因超速行駛肇事導致。可見我國汽車行駛正向高速化方向發(fā)展，車輛碰撞護欄的速度自然也會隨之提高。

（3）碰撞質量和能量的變化

近年來，我國重型貨車（含拖掛車）的持續(xù)快速增長在改變碰撞條件中車型條件的同時，還在很大程度上增加了碰撞質量和能量的條件，加上我國貨車普遍存在超載的情形，對公路護欄的防撞性能提出了更高的要求。現(xiàn)行標準中護欄碰撞條件與交通狀況實際存在較大差距。現(xiàn)行護欄標準中重型貨車的碰撞質量僅為14噸，而防護級別最高的SS級也只是基于大客車18噸車重進行設計，與實際道路上運行的動輒四、五十噸以上的重型貨車相比相去甚遠，不符合現(xiàn)代大型車輛重載化發(fā)展的趨勢。

（4）車輛碰撞角度變化

目前，我國雙向六車道、八車道高速公路里程逐年持續(xù)增長。多車道高速公路的單幅路面行車道數(shù)量，由一般高速公路的2條增至3～4條，路面寬度的增加使車輛與護欄大角度碰撞的概率增大，而我國現(xiàn)行相關標準中護欄碰撞條件的車輛碰撞角度均為20°，已經(jīng)不適應我國高速公路交通發(fā)展的實際和趨勢。

2. 公路護欄的防護范圍需完善

當前我國公路護欄標準還沒有充分考慮對大型客車側翻情形的防護措施，在大中型客車側翻砸落在護欄上（甚至沿著護欄慣性滑移）的過程中不能很好地保護車輛和乘員，立柱、波形梁板、鋼纜等組件甚至會對車輛產(chǎn)生“切割效應”，對乘員產(chǎn)生二次傷害，加重事故損傷后果。2011年上海浦東外環(huán)線“9·14”重大事故、天津濱保高速“10· 7”重大事故（見圖4），均屬于典型案例。

（二）防護能力不足

1. 對大型客車防護能力不足

目前市場主流新型大客車高度范圍在3.2m～4m，滿載時車輛重心高度一般超過120cm，而我國現(xiàn)行標準中，護欄頂部與路面距離一般不超過100cm，低于目前多數(shù)大客車的重心高度，大客車碰撞中央隔離護欄后容易穿越中央護欄進入對向車道，這種情況在坡道底部、彎道處等路段尤為突出。

2. 對重型車輛防護能力不足

如前所述，近年來我國重型貨車保有量逐年持續(xù)增長，高速公路上重型貨車肇事事故也占比較大。從涉及護欄的事故來看，重型貨車核載重量和實載重量都與我國現(xiàn)行護欄碰撞條件中大貨車碰撞質量（14噸）相差甚遠，公路護欄對重型貨車的防護能力差強人意。

3. 高速公路中央分隔帶開口段活動護欄不具防護能力

高速公路中央分隔帶設置的插拔式和推拉式開口段活動護欄，以攔阻車輛駛入對向車道為主，防撞性能非常弱，一旦在開口段來車方向附近發(fā)生事故，車輛容易沖破活動護欄，進入對向車道造成嚴重事故。

（三）設置中存在的問題

1. 路側護欄設置不符合技術標準

從近年重大道路交通事故的調查情況來看，部分公路的護欄設置不符合相關標準、規(guī)范的要求，如應當安裝A級護欄的路段只安裝了B級護欄、護欄立柱直徑不滿足相關技術標準要求等，導致防撞能力不足。

2. 橋梁護欄設置不符合技術標準

部分公路的橋梁護欄不符合相關技術標準，防護能力差，車輛容易沖出或翻過護欄、墜入橋下，造成嚴重的人員傷亡事故。如2013年湖北二廣高速荊州段“3.12”重大事故中，事故地點橋面距地面約15米，橋梁護欄形式、設置高度、立柱間距等指標均不符合相關標準要求，在事故發(fā)生時未能有效阻擋肇事大型臥鋪客車沖出橋面。

3. 其它護欄設置問題

很多路段的護欄存在設置不連續(xù)、設置長度不符合相關標準中最低長度要求，路基護欄與橋梁護欄銜接不當?shù)葐栴}。橋涵、道路下坡急彎路段等需要加強護欄防護等級的安全隱患路段，只設置了普通護欄。部分護欄的端頭設計處置不當，還有一些符合設置條件的路段未設置護欄。

（四）護欄產(chǎn)品生產(chǎn)、施工存在問題

1. 護欄產(chǎn)品存在的問題

波形梁鋼護欄安全防護系統(tǒng)的基本構件包括波形梁鋼護欄板、立柱、防阻塊、高強度拼接螺栓。目前我國道路波形梁鋼護欄產(chǎn)品主要質量問題有產(chǎn)品基體金屬壁厚、定尺長度、防腐層厚度不符合相關標準要求等。主要原因包括部分生產(chǎn)企業(yè)工藝控制不嚴或生產(chǎn)工藝和條件落后、自動化程度不高、缺乏質量一致性檢查手段，少數(shù)施工企業(yè)故意按負公差訂購產(chǎn)品等。

2. 護欄設置、施工中存在的問題

（1）護欄埋深低于標準，立柱基礎強度不足

部分路段在護欄施工時護欄高度、埋深低于標準，護欄基礎強度不夠，甚至立柱材料被“偷梁換柱”。有些路面在養(yǎng)護施工后，因加鋪路面使護欄高度相對于路面降低，但護欄并未做相應調整處理，導致防護能力減低。

（2）護欄板拼接處高強度拼接螺栓缺失

因施工時偷工減料，部分道路護欄板之間的高強度拼接螺栓缺失，致使護欄板的整體性能降低，在車輛碰撞護欄的情況下，護欄防撞性能隨之降低。如2009年云南昆楚高速公路“4·25”重大事故現(xiàn)場，護欄板之間僅有1個拼接螺栓。

（3）部分路段水泥混凝土防護設施無根基

部分設置在農村地區(qū)國、省道路側的水泥護欄，是用離散和單薄的水泥與碎石砌成的石墩，內部沒有鋼筋加固，護欄也沒有埋入路肩的基礎，僅起到警示和視線誘導作用，而不能有效防護車輛沖出路外。

五、改進公路護欄防護性能的建議

（一）完善公路護欄相關技術標準

1. 提高公路護欄的防撞性能標準，根據(jù)我國當前機動車大型化、重載化、高速化以及寬幅高速公路里程增加的發(fā)展趨勢，確定碰撞試驗主要車型及碰撞質量，根據(jù)車型車速分布情況，確定各試驗車型的碰撞車速、碰撞角度、碰撞能量等。建議在碰撞試驗車輛車型中增加拖掛車，研究提高公路護欄的高度標準。

2. 提高公路護欄安全防護設置標準，適度提高下陡坡急彎組合線形路段、長下坡底部加彎道路段等特殊路段的護欄等級；提高高速公路易發(fā)事故路段的護欄設置等級；中央隔離帶開口處禁止采用推拉式活動護欄；加強公路護欄碰撞安全性設計、設置引導，妥善處置護欄端頭等。

（二）加強護欄產(chǎn)品生產(chǎn)、設置和施工環(huán)節(jié)的監(jiān)管

強化公路護欄在生產(chǎn)、設置、施工中的質量把控，確保公路護欄產(chǎn)品的碰撞安全性不打折扣。對發(fā)生重大事故的路段公路護欄若存在安全隱患，應及時向社會曝光，促進相關生產(chǎn)企業(yè)提高產(chǎn)品質量、施工企業(yè)提升施工質量。

（三）組織開展公路護欄排查治理專項工作

將公路護欄問題列入道路重點隱患排查工作，結合本地實際，按照高于道路安全隱患排查標準的要求開展排查，對于發(fā)現(xiàn)的安全隱患，要按照一點（段）一檔的要求建立護欄隱患臺賬，制定分重點、分級、分期整改方案，明確各路段整改責任單位和時間，限期督促完成整改。

（四）在重點路段按規(guī)定設置安全防護設施

對農村道路、山區(qū)公路急彎陡坡、路側險要、臨水臨崖等事故易發(fā)的高安全風險路段，特別是交通出行流量密集、通行客運班線和校車的路段及已發(fā)生翻墜事故的路段，要優(yōu)先集中人力、物力、財力進行整治，應優(yōu)先安裝、改裝碰撞防護性強、符合相應安全等級或更高等級的安全防護設施。

六、結語

近年來多起重大事故暴露出我國公路護欄防護性能的不足，公路護欄在技術標準、生產(chǎn)、施工、設置等方面存在諸多問題，尤其是相關技術標準比發(fā)達國家（地區(qū)）落后較多。為預防和減少涉及公路護欄的重大事故，必須從盡快研究提高相關技術標準、加強護欄產(chǎn)品各環(huán)節(jié)安全監(jiān)管等方面入手，從根本上改善和提高公路護欄的防護性能。

[1] 中華人民共和國公安部交通管理局.道路交通事故統(tǒng)計年報（2008～2012年度）[R]. 北京:公安部交通管理局, 2009～2013.

[2] JTG D81.公路交通安全設施設計規(guī)范[S],2006.

[3] JTG/T F83-01.高速公路護欄安全性能評價標準[S],2004.

[4] JTG/T D81.公路交通安全設施設計細則[S],2006.

[5] American Association of State Highway and Transportation Officials, Manual for Assessing Safety Hardware[M],2009.

[6] BS EN 1317. Road Restraint Systems[S],1998.

[7] 日本道路協(xié)會. 護欄設置標準及解說[M]. 日本,2004.