高速公路護欄設置位置及最小長度分析

張生學

（河北省交通規劃設計院，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，為地區經濟發展起到極大的推動作用。而交通安全設施作為高速公路重要的基礎配套設施在高速公路行車安全中起到了至關重要的作用，加強交通安全設施的研究，可以減少交通事故造成的人員和財產損失，并為駕駛員提供良好的駕駛體驗[1-3]。

護欄是交通安全設施中最常見的配套設施之一。隨著公路建設的快速發展，很多地區形成了復雜的路網環境，這些路段也成為交通安全事故的高發地區，因此，有必要對高速公路的護欄進行專項研究。護欄設置的初衷是為了保護駕駛員生命財產安全，減少對路側其他設施的損害，但是護欄本身又是一種障礙物的存在，因此，護欄的設置不是越多越好，應該根據路況信息進行綜合設置，以達到最佳的工程效益[4-8]。

本文針對護欄設置時應考慮的因素（安全性功能），對護欄的位置設置和最小長度進行探討，以期為高速公路護欄的設計施工提供借鑒。

1 護欄設置注意事項

高速公路設置護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，最大限度地保護車內人員的生命財產安全。根據《公路護欄安全評價標準》的相關要求：公路護欄設置需要滿足阻擋功能、緩沖功能以及導向功能，護欄安全性能評價指標見表1。但是，對于道路使用者來說，護欄本身也是一種障礙物的存在，護欄設置并非越多越好，在護欄設計時，應綜合考慮道路交通量、路側空間、道路線性等多種因素，決定是否需要設置護欄、設置什么等級的護欄以及護欄的設置長度是多少。在設計護欄時應重點考慮以下3 個問題。

表1 護欄安全性能評價指標

（1）路側以及道路中間帶的實際凈寬是否滿足設計要求。如果滿足設計要求，則應重點考慮路側靠近懸崖等危險地段的護欄設置，中間帶則應該考慮設置防止車輛駛入對向車道的相關防護措施，否則應根據障礙物、道路交通量、設計時速、貨車占比等情況綜合確定護欄類型和等級長度。

（2）護欄設置應遵循較高的“性價比”，即設置護欄與不設置護欄時所能挽回的生命財產損失的綜合效益。如果護欄設置在效益較低（如交通量小）的路段，則應該增設一些視線誘導設施對設置的護欄進行提示和警告。

（3）護欄設置應該與周圍環境相協調。設置的護欄應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。

2 護欄設置位置分析

2.1 路側護欄設置位置

路側護欄設置的主要目的是避免車輛與道路側面的障礙物發生碰撞，因此，護欄應設置在路側安全凈區（平坦且無障礙物的區域）。從寬容設計理念出發，路側護欄的設置應根據事故的嚴重性來決定，事故的嚴重程度主要考慮以下3 個因素：①車輛與護欄碰撞后可能造成的二次事故的概率和嚴重程度；②車輛與護欄碰撞后，沖出道路對自身安全造成的危害程度；③車輛與護欄碰撞后，沖出道路對道路附屬設施造成的破壞程度。

根據《公路交通安全設施設計規范》中相關要求，根據事嚴重程度，將不同等級公路的防護等級進行了規定，不同事故嚴重程度下護欄防護等級要求情況見表2。

表2 不同事故嚴重程度下護欄防護等級要求

（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重的二次事故的概率高、造成設施的破壞嚴重，因此，在此類型路段必須設置護欄（如路側存在高壓線路、鐵路、危化品等設施的路段）：在高速公路設計時速為120 km/h 時，需采用六級防護等級的護欄；當設計時速為100 km/h 或80 km/h 時，需采用五級防護等級的護欄。

（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，對附屬設施的損害較為嚴重，在此類型路段應設置護欄（如在深溝、水域、上跨橋梁、隧道入口等路段）統一推薦采用四級防護等級的護欄。

（3）在Ⅲ級（低等級）事故情況下，與護欄發生碰撞后車輛將受損，但造成二次事故的概率極低或不產生二次事故，對其他附屬設施幾乎沒有影響，在此類型路段宜設置護欄（如挖方路段、出口匝道有障礙物的路段、路側存在邊溝的路段等）建議采用三級防護等級的護欄。

但是，在一些特殊的、復雜的路網中，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，在設置護欄時應在規范基礎上提高一個防護等級；在某些貨車、重車、大客車占比較高（20%以上）的路段，由于大型車輛易發生制動失效的事故，也應在原來防護等級上提升一個等級。

2.2 中央分隔帶護欄設置

中央分隔帶護欄設置主要目的是為了避免或者減輕車輛駛入對向車道所造成的事故影響，當中間帶的寬度不大于12 m時，必須設置中央分隔帶護欄，中央分隔帶護欄分為整體式和分設式兩種（圖1）。整體式中分帶的安全隱患高于分設式中分帶，故其對護欄防護等級的要求高于后者。通常，在設計時速為120 km/h 的路段，整體式宜采用六級（SSm）防護等級的護欄，而分設式則可采用四級（SBm）防護等級的護欄；在設計時速為100 km/h 或80 km/h 時，整體式應采用五級（SAm）防護等級的護欄，分設式則可以采用三級（Am）防護等級的護欄。同理，當在坡度較陡、曲率半徑較小或者大型車輛占比較高的路段，應在上述等級基礎上再提升一個防護等級。

圖1 中分帶護欄設置示意

當高速公路上存在較多的跨線橋且橋梁中墩需設置在中分帶時，需要對中分帶護欄的設置進行特別的設計和討論。以設計時速100 km/h，中分帶寬度為2 m，中分帶護欄防護等級為SBm 時為例：如果中分帶采用波形梁形式進行設計，那么其保護橋墩所需的最小寬度為6.24 m（2.27+0.25×2+1.2）；如果采用混凝土護欄時，保護橋墩所需的最小寬度為2.7 m（0.25×2+0.4×2+0.1×2+1.2）。可見，在此設計情況下均會影響道路行車道的線型，極易引發交通事故，因此，考慮在混凝土護欄基礎上，將防護等級提升一級，同時將橋梁中墩修改為薄壁結構，那么此時保護橋墩所需的最小寬度為2.0 m（0.25×2+0.4×2+0.05×2+0.6）。可見，此時的寬度與中分帶寬度一致，從而可以保證道路線型。所以，當中分帶自身寬度不足且須設置跨線橋中墩時，不宜采用分設式護欄，宜采用混凝土護欄，同時應在原有防護等級基礎上提升一個防護等級以保證道路線型（圖2）。

圖2 中分帶橋墩設置示意

3 護欄最小長度分析

護欄最小長度是指設置護欄時滿足其結構或者防護需要的長度，其主要作用是當車輛與護欄發生碰撞時能最大程度吸收車輛的碰撞能量并改變車輛的運行軌跡，使車輛重新回到道路行駛方向并不引發二次事故的最小長度。護欄的防護長度一般由防護端頭長度（D1、D2）、護欄長度（T1、T2）、障礙物長度（L障）以及障礙物邊緣與防護欄之間的距離（F）共同確定，護欄防護長度計算示意見圖3。護欄長度與車輛的駛出角有關，駛出角越小，防護欄長度越長，一般情況下在設計時可以取保守值5～10。進行計算，若障礙物為交通標志、橋墩或者邊溝不構成障礙物時，T1可取10 倍的F 值，當為雙車道高速公路時，T1應等于T2，當為四車道高速公路時，T2值可以只取0.5 倍T1。

圖3 護欄防護長度

根據相關規范，波形梁護欄、混凝土護欄以及纜索護欄的最小結構長度分別為70 m、36 m、100 m（圖4）：當計算得到的護欄防護長度大于結構長度時，取護欄防護長度作為最終的最小長度；當計算得到的護欄防護長度小于結構長度時，取結構長度作為最終的最小長度。

圖4 不同形式護欄最小結構長度

4 結論

（1）高速公路路側護欄防護等級的設置應根據事故等級確定，在坡度較陡、曲率半徑較小或大型車輛占比較高的路段，應在設計規范基礎上提升一個防護等級。

（2）在設計時速為120 km/h 的路段，整體式和分設式宜分別采用六級（SSm）和四級（SBm）防護等級的護欄；在設計時速為100 km/h 或80 km/h時，整體式和分設式宜分別采用五級（SAm）和三級（Am）防護等級的護欄。當中分帶自身寬度不足且須設置跨線橋中墩時，不宜采用分設式護欄，宜采用混凝土護欄，同時應在原有防護等級基礎上提升一個防護等級以保證道路線型。

（3）護欄最小長度應根據最小結構長度和護欄防護長度確定，且應取兩者中的較大值。