高速公路臨時終點處防護區域內防撞設施設置研究

葉雨霞， 龍 光

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

高速公路臨時終點處防護區域內防撞設施設置研究

葉雨霞， 龍 光

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

通過將高速公路臨時終點的交通控制段劃分為預告、誘導、防護三大區域，重點研究防護區域內防撞設施的設置，給設計人員及高速公路營運管理人員在選擇防撞設施時提供一定的理論依據，為提高臨時終點防護區域的交通安全水平和制訂更加合理的交通組織方案提供借鑒。

高速公路;臨時終點;防護區域;防撞設施

0 引 言

在高速公路網建設營運過程中,存在高速公路主線延伸段屬于規劃階段或所銜接的高速公路正在進行前期的施工圖設計階段或者在建設中以及營運管理需要等情況。這些客觀情況造成部分方向的道路無法通行,需對途經該方向的交通車輛提前進行分流,引導車輛轉入其他高速或地方路網,避免車輛誤行,形成資源浪費,降低交通事故發生幾率。

結合安徽省目前存在的各類情況,擬定當高速公路行車方向存在兩個及以上路徑選擇,其中某一方向暫未開通時,則未開通路段影響范圍稱為高速公路臨時終點(圖1)。

圖1 高速公路臨時終點處區域的劃分

但目前我國現行規范對于高速公路臨時終點的系統的交通安全設施的設置沒有明確的規定,而且正常路段的互通立交出口預告標志、線形誘導設施、安全防護設施等安全設施是在車輛按正常速度行駛的條件下設置的[1],對于前方道路不通需臨時轉道行駛、車道寬度發生變化等復雜情況下,這種安全設施的設置策略顯然要進行調整。

調整較為復雜,因為車輛行駛的路域情況發生很大的變化,需要對涉及交通安全的預告體系、誘導體系和防護體系做深入的研究。

1 防護區域設置的必要性

在高速公路臨時終點處,當預告、誘導環節對駕駛人員失去了相應的作用,或者駕駛人員對前兩個環節沒有正確理解其含義,無法按照既定的預告、誘導的行車路線行駛,偏離了正確的行車軌跡[2],為在一定程度上彌補這種過失,在設計階段應采用寬容的設計理念,采取必要的防護措施,對偏離正確行駛方向的失控車輛給予防護。在這種情況下,選取安全、有效的防護型式尤為重要。

高速公路臨時終點處防護區域可選用的防撞設施大致可以分為防撞護欄、防撞桶、水馬、磚墻類的圬工體等,其中防撞護欄是經過試驗碰撞檢驗后的產品,在防撞性能上比其他種類的防撞設施更加的安全有效[3],但是在實際的使用過程中,防撞桶、水馬、磚墻類的圬工體等又是必不可少的防撞設施。

2 防撞設施的設置要點研究

2.1 臨時終點處為高架橋

臨時終點處為高架橋,推薦采用活動式的鋼筋混凝土防撞護欄和可移動式的塑料水馬等防撞設施進行防護。其中要分防撞設施是作為永久性還是臨時性使用功能[4]。

(1) 永久性設施。互通三角漸變段起點至三角分流端沿著縱向布設可移動式的鋼筋混凝土護欄。為避免車輛強行駛入未開通道路,在未開通道路的橫向設置磚墻類的圬工體。

(2) 臨時性設施。互通三角漸變段起點至三角分流端沿著縱向布設塑料水馬或者防撞桶。同時為了增加剛性支撐,縱向每隔100m沿著橫向設置塑料水馬。設置的長度為臨時防撞設施與原有路側護欄或者中分帶護欄之間的距離。在未開通道路設置可移動式的鋼筋混凝土防撞護欄。

2.2 臨時終點處為路基段

臨時終點處為一般路基段,推薦采用波形梁護欄結合磚墻及塑料水馬同時使用。其中要分防撞設施是作為永久性還是臨時性使用功能[4]。

(1) 永久性設施。互通三角漸變段起點至三角分流端沿著縱向布設波形梁防撞護欄[5]。為避免車輛強行駛入未開通道路,在未開通道路的橫向設置鋼筋混凝土防撞護欄。

(2) 臨時性設施。互通三角漸變段起點至三角分流端沿著縱向布設塑料水馬或者防撞桶[6]。在未開通道路的橫向設置鋼筋混凝土防撞護欄或者磚墻類的圬工體,并在此護欄的前方設置一道波形梁護欄或者纜索護欄[7],并且波形梁護欄或纜索護欄必須與路側和中分帶的護欄做好連接處理,使其連成一體,以承擔共同受力。防撞設施選取見表1所列。

表1 防撞設施選取一覽表

2.3 防撞設施設置位置的確定

縱向防撞設施根據現場主要是設置在互通三角漸變段起點至三角分流端,橫向防撞設施的設置位置要采用計算得來,根據摩擦力的計算公式

(1)

其中,μ為摩擦系數(舊車為0.6～0.7,新車為0.8～0.9);m為車輛質量(kg);g為重力加速度(m/s2);a為車輛的加速度;f為摩擦力。

采用摩擦系數為最不利情況下的取值,采用0.6,則a=5.88 m/s2。

假定當車輛失控碰撞縱向防撞設施后沿著正面90°角的方向撞到橫向的防撞設施,在這過程中速度損失為零,那么有初始的碰撞速度減少到碰到橫向防撞設施之前車輛剎車后靜止的時間和距離公式則為

(2)

(3)

由以上公式可以推導出碰撞時候的速度為40 km/h、60 km/h、80 km/h、100km/h時橫向防撞設施距離縱向防撞設施最小的設置距離如表2,橫向防撞設施的設置長度選取時,要大于等于表中的數值。

當第一道橫向防撞設施設置以后,第二道防撞設施離第一道防撞設施的距離根據第一道防撞設施的最大動態變形量來取值[8]。

表2 橫、縱向防撞設施的最小設置距離

2.4 防撞設施設置長度的確定

防撞設施的長度主要由車輛碰撞防撞設施后的碰撞荷載確定,車輛碰撞常用的數學模型如圖2所示[9],該數學模型是建立在基本假設的基礎上。

圖2 車輛與護欄碰撞的數學模型

(1) 碰撞最大橫向力計算公式為

(4)

其中,F橫max為車輛作用在防撞設施上的最大橫向力(kN);m為車輛質量(kg);v為車輛的碰撞速度(m/s);θ為車輛的碰撞角度(°);C為車輛重心距前保險杠的距離(m);b為車輛的寬度(m);Z為橫向變形(m)。

(2) 防撞設施的最小設置長度。由以上公式可以推導出各類型車輛的最大碰撞力,對應每種防撞設施的設計強度可計算出其設置的最小設置長度[9]。如表3所列。

表3 護欄設置的最小長度

因此當以上防撞設施設置在路線橫向時,要考慮與路線縱向的護欄連成一體,達到最小設置的長度。

當車道數發生變化時,應根據車道寬度變化情況、車輛速度確定漸變段長度[10],設置防撞隔離設施。道路防撞設施布設擺放時,應根據現場道路線形,平順過渡。

漸變段的起點一般設置于互通三角漸變段起點,漸變段的終點與臨時終點的端部之間同樣采用防撞設施進行隔離引導,避免在此區域有車輛穿越。當車道數未發生變化時,防撞設施宜從三角漸變段起點擺放至臨時終點的端部。

2.5 防撞設施設置高度的確定

防撞設施的高度主要是護欄要結合防撞等級來確定有效的防撞高度和阻止車輛傾翻所要求的護欄有效高度,根據文獻[9],美國根據車輛與護欄的碰撞試驗和野外統計調查得出的護欄有效高度如表4、表5所列。

表4 防撞等級與有效高度的關系

表5 阻止車輛傾翻的護欄有效高度

塑料水馬、防撞桶等防撞設施的設置高度參考表4中的上限值,采用大于90 cm。磚墻等圬工體設置高度要考慮行人不能翻越上高速,推薦采用1.6 m。

2.6 防撞設施與預告設施和誘導設施的配合

防撞設施設置時要考慮與預告設施和誘導設施的相互配合。預告、誘導、防撞設施既是單獨的體系,又是緊密相連的一個整體,只有做到三方面的緊密、有效的配合,才能保證臨時終點處的整個交通安全設施設置體系的完整性、協調性、有效性及安全性。

(1) 與預告設施的配合。防撞設施設置的起點與終點要考慮預告標志與預告標線的設置位置[11]。限速標志、前方不通的預告標志、橫向減速標線和預告的導向箭頭等應該在縱向防撞設施設置的起點之前設置,并且在縱向防撞設施終點前要完成一系列的預告體系。

(2) 與誘導設施的配合。在縱向的塑料水馬、防撞桶或者可移動式的防撞護欄上粘貼具有視線誘導功能的導向箭頭反光膜;在橫向的防撞設施迎流面上粘貼禁止駛入的立面標記;光電誘導標應擺放在縱向防撞設施后面等。

3 結束語

當車輛在高速公路行駛時,不論是通過何種類型的臨時終點區域,都會對車輛行駛產生不良影響。本文通過對臨時終點處的防護區域防撞設施設置的研究,給設計人員及高速公路營運管理人員在選擇防撞設施時提供一定的理論依據,為提高臨時終點防護區域的交通安全水平和制訂更加合理的交通組織方案提供借鑒。

[1] GB 5768.2-2009,道路交通標志和標線 第2部分:道路交通標志[S].

[2] DB 34/T 790-2008,涉路工程安全評價規范[S].

[3] JTG/T D81-2006,公路交通安全設施設計細則[S].

[4] JTG H30-2015,公路養護安全作業規程[S].

[5] JT/T 457-2007,公路三波形梁鋼護欄[S].

[6] GB/T 28650-2012,公路防撞桶[S].

[7] JT/T 281-2007,公路波形梁鋼護欄[S].

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

[9] JTG D81-2006,公路交通安全設施設計規范[S].

[10] GB 5768.3-2009,道路交通標志和標線 第3部分:道路交通標線[S].

[11] JTG D82-2009,公路交通標志和標線設置手冊[S].

2016-06-13；修改日期：2016-06-22

葉雨霞(1982-)，女，安徽歙縣人，碩士，安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司高級工程師．

U491.59;U492.8

A

1673-5781(2016)04-0433-03