山区农村公路安保设施设计的相关研究

姜开珍

摘 要：本文对影响山区农村公路安全的主要问题进行了分析，针对山区农村公路的交通状况、道路和环境的特点，借鉴国内外的研究成果和工程经验，遵循安全、经济、环保、易于保养的原则，对适合农村公路的安全保障设施的设计进行研究。

关键词：山区农村公路；交通特征；安全保障；防撞设施

中国是多山国家，山区面积（包括山地、丘陵和高原）约占全国总面积的三分之二，为数众多的村落遍布于崇山峻岭之中。近年来，由于公路交通安全设施设置不完善所导致的农村公路交通事故屡见不鲜。因此，对山区农村公路交通安全设施的形式及设置进行研究，改善山区农村公路交通安全状况，对于促进农村公路交通和谐发展具有重大意义。

1 山区农村公路定义

从我国国情和现实出发，山区农村公路主要指的是位于山区、丘陵和高原地区，列入所在地县级人民政府批准的公路建设规划，以国家三级、四级或准四级公路为设计标准，设计速度为40km/h，经相关交通主管部门验收，在县、乡、村之间起相互连接作用的公路。

2 山区农村公路代表行驶车辆

通过上文可知，山区农村公路交通事故车辆主要为小型车，表1中列举出了山区农村公路的主导车型及其基本特性

表1 山区农村公路主要车辆及其基本特征

车型 载重（kg） 车辆宽度（m） 汽车中心距保险杠距离（m） 碰撞角度（°）

小型车 2000 1.6 2 15 20 30

中型车 10000 2 3.34 15 20 30

大型车 14000 2.5 4.5 15 20 30

3 山区农村公路交通事故特征

下面以中国河北省承德市滦平县事故资料为例，总结概括山区农村公路交通事故特征

山区农村公路事故车辆以小型车辆为主，如图1

图1交通事故组成车辆特征

农村公路中曲线段路段事故发生率较大，驾驶人员如对车速控制不当，容易发生车辆驶出路外事故。碰撞事故、单车事故（主要是驶出路外事故）是农村公路的主要事故类型，图2为承德市公路2006年至2009年县道和乡村道三年发生得交通事故形态比例图。

图2承德市公路2006年至2009年县道和乡村道三年发生得交通事故形态比例图

农村公路设计等级低，设计不规范安保设施配备不齐也是导致山区农村公路交通事故频发的诱因之一。

因此，对于现有山区农村公路，改变道路线形以增大安全保障能力较为困难，而通过设立和完善山区农村公路路侧安保设施，就成为了一种可行性较大的改善公路安保状况的措施。

4 防撞设施

基于山区农村公路安全防撞设施设计安全、经济、环保、便于维护的特点，在路侧环境复杂以及净空有限的山区，选用刚性混凝土防撞设施较为适宜，这类护栏可以有效降低汽车在危险路段驶出道路的风险，但车辆轮胎容易被混凝土墩刮擦、阻绊，没有起到很好的诱导作用。为了保证防撞设施对于车辆驶出路外的阻止及方向诱导作用能够更加有机结合起来，可以选用图3所示的墙前堆土的防护措施，即变形单坡面混凝土防撞设施。

（a） （b）

图3 墙前堆土防护及其效果图示

5 防撞墩安全能力验算

对于混凝土防撞护栏受到汽车撞击后，构件整体性较完好，护栏出现破碎和裂缝的范围有限。而影响护栏使用功能的主要因素为护栏本身的抗滑及抗倾覆能力，因此需对护栏进行相关抗滑及抗倾覆能力验算，计算公式如公式（2）公式（3）：

Fnax×（h+h2） =Ep×h2/3+G×b2 （2）

其中：Fax—护栏抗倾覆力（KN）；b1—护栏地上部分宽度；

b2—护栏埋置部分宽度；h—车辆撞击护栏的高度，此处h=0.5m；Ep—被动土压力.公式如下；Ep=h22×γ×εp/2

其中；εp—被动土压力系数，计算公式为：εp=tan（45°+φ/2），其中，φ为土的内摩擦角；Γ—为土的容重，一般取20；h1—护栏路上部分高度；h2—护栏埋置部分高度；L—为护栏长度；G—护栏重量，计算公式如下，其中混凝土容重，可取26；

F<

其中；F—为护栏受到的撞击力；Ep—被动土压力；μ为摩擦力系数；根据规范此处取值为0.25；G—护栏重量。

假设混凝土护栏长度为2m，改变护栏地上部分及埋置部分尺寸，可得出影响护栏使用安全性的相关因素，具体尺寸设计方案见表2，验算结果见表3及表4。

表2不同尺寸防撞墩设计方案

方案 1 2 3 4

1 0.8 0.4 0.5 0.4

2 0.8 0.4 0.6 0.4

3 0.8 0.4 0.5 0.6

4 0.8 0.4 0.6 0.6

5 1 0.4 0.5 0.4

6 1 0.4 0.6 0.4

7 1 0.4 0.5 0.6

8 1 0.4 0.6 0.6

表3不同尺寸设计方案下抗倾覆力

方案 1 2 3 4 5 6 7 8

抗倾覆力（KN） 11.14 11.35 19.34 19.72 12.74 12.80 21.74 21.90

表4不同护栏尺寸设计方案下正撞抗滑力

方案 1 2 3 4 5 6 7 8

抗滑力（KN） 18.37 19.37 20.37 21.38 19.38 20.38 21.88 22.88

6 安保设施间距设置研究

安全设施的间隔设置涉及到护栏拦阻车辆的有效性，间隔过大起不到拦阻作用，间隔设置过小，对于需要考虑资金问题的农村公路来说，无疑会造成资源的浪费。因此，综合考虑车速、车长等车辆特性及车辆与防护设施之间的撞击角之间的关系，可确定间断式护栏的设置间隔，计算公式如公式：

S=L·cosθ （4）

式中：S——设置间隔；L——车身长度； θ——撞击角。

以承德市山区农村公路为例，设计速度30km/h，常见车型为农用车，车身长5.988m，以这种车辆特性为设计依据，计算安全设施间隔如表5所示：

表5间隔设置参数表

撞击角 90°～70° 70°～50° 50°～30° <30°

间断式设施间隔 <1.5m 2m～4m 4m～5m >5m

7 结语

由计算结果分析可知，增加护栏地下部分的宽度，有助于增加防撞设施的抗滑及抗倾覆能力，而护栏地上及地下部分的高度则应控制。在山区农村公路的实际施工当中，应尽可能的将防撞设施嵌锁于公路中，将公路与防撞设施结合成一体，对于未能将防撞设施嵌锁于公路中的，在施工中应处理好设施地下埋深部位周围土体，尽可能加大周围土体的密实程度，也可起到增加设施防撞能力的功效。

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