护栏的进化

文

目前，高等级公路全段或者低等级公路的危险路段都安装有防撞护栏，其具有阻拦、分隔、警示及诱导视线等功能，其主要作用是防止失控车辆冲出公路，使车辆回复到正常行驶方向，避免二次事故发生，保障车辆安全，减轻司乘人员受到的伤害。公路护栏在降低交通事故伤害程度方面起着越来越重要的作用。

半刚性护栏

半刚性护栏是一种金属材料的支柱和梁相结合的护栏，支柱打入地下1米至2米深，梁通过螺丝紧固在支柱上，形成一种连续的梁柱式结构，通过梁的张拉力和弯曲变形吸收来自车辆的冲撞能量，具有一定的刚度和韧性。这种护栏按梁的结构分为“W”形波形梁护栏、管梁护栏、箱梁护栏等。

半刚性护栏的性能介于柔性护栏和刚性护栏之间，其立柱坚固耐撞、耐变形，梁自身的变形能够吸收一部分撞击能量，同时具有较高的韧性和刚度，刚柔相兼，一般不会断裂，阻拦效果较好，损坏部件也容易更换，而且外形美观，具有较好的视线诱导作用，能与道路线形相协调。因其具有的这些特点，半刚性护栏应用较广，其中波形梁护栏目前在国内外应用最为广泛。

高速公路波形梁护栏

高速公路因其车速快，全段两侧及中央隔离带均采用波形梁护栏。近年，因为公路安全生命防护工程的实施，部分一级公路也全段安装了波形梁护栏，其他等级的公路在急弯、陡坡、临崖、临水等危险路段也大量安装了波形梁护栏，公路的安全保障能力得到有效提升。以笔者所在山东省临沂市公路事业发展中心费县中心为例，该中心共管养国省干线公路154.244公里,其中安装半刚性波形防撞护栏路段达72公里。

较低等级公路的波形护栏

波形梁护栏

据统计，高速公路事故中30%以上为车辆翻越、冲出护栏的情况。在实践应用中，波形梁护栏仍存在一些问题。许多交通事故中，车辆仍然突破了防撞护栏，造成了车辆的严重损毁和司乘人员的伤亡，护栏自身也损坏严重。波形梁护栏的不足之处主要有三点：一是当失控车辆碰撞波形梁护栏时，因护栏的强度较大，造成的瞬间撞击力巨大，对车辆及司乘人员的伤害较重；二是高等级公路特别是高速公路，因为车辆速度快或满载货车的本身质量大，在发生交通事故撞击护栏时，护栏的强度显得力不从心，车辆极易冲出公路或冲向对向车道，发生二次车祸；三是波形梁护栏因其自身变形吸收撞击能量的特性，在车辆碰撞时护栏很容易发生变形，产生频繁的维修和更换工作，而安装防撞护栏的公路不是车速和车流量较大的高等级公路，就是特殊危险且路面较窄的低等级公路路段，在这样的道路上实施隔离维修更换作业，安全隐患非常大，一旦发生车辆误入等安全事故，后果不堪设想。

旋转防撞桶护栏

为了解决波形梁护栏的不足之处，目前又出现了一种旋转防撞桶护栏，旋转桶采用EVA和聚氨酯的复合材料，具有弹性且防撞耐磨的优点，旋转桶的颜色设计成鲜艳的橙黄色，同时贴有反光条，视觉效果明显。当汽车撞击护栏的时候，旋转桶便会旋转释放动能，吸收部分车辆的撞击力，从而更好地保护车辆安全，同时降低护栏本身的损坏程度。

旋转防撞桶护栏图

公路三级减震防撞护栏结构图

滚轮内部标记图

滚轮涂装图

但是，旋转防撞桶护栏只能依靠防撞桶自身的弹性和旋转来卸载和缓冲撞击力，保护的力度还有所欠缺，而且该护栏的安装需要使用专用的立柱和旋转桶支架，价格较为昂贵，特别是对已经安装波形梁护栏的公路进行更换安装工程量非常大。

三级减震防撞护栏

三级减震防撞护栏的研发目的是为了更好地降低失控车辆撞击护栏时的瞬间冲击力，转移车辆动能引导车辆沿护栏方向运行，避免车辆翻滚或者冲出护栏发生二次事故，从而更好地保护司乘人员，同时降低护栏本身的损坏程度，减少维修和更换的频率，节约养护资金。

公路三级减震防撞护栏主要由滚轮、支架、盘式弹簧鼓、减震弹簧及安装固定板组成。通过安装固定板护栏可以直接安装在原有的波形梁护栏上，约1.6米安装一个，单侧每公里需要安装626个。安装固定板还可以做成和波形梁弧度形状相契合的曲面板，以加强安装固定的强度。

护栏采取自身能够旋转的柔性滚轮接受车辆的撞击，主要作用是通过滚轮自身的柔韧性和旋转卸载及转移车辆的撞击能量，将剩余能量转移至下一个滚轮，为一级减震。

滚轮后侧的两个盘式弹簧鼓，作用是能够以弹簧鼓圆心为中心使滚轮进行圆周转动，协助滚轮吸收来自车辆的纵向撞击力，当撞击过后，滚轮通过盘式弹簧进行复位，此为二级减震。

最后端的三个减震弹簧，通过三个对应的导向轴和导向套管，吸收来自车辆的横向撞击力，撞击过后，通过弹簧复位，此为三级减震。

三级减震相互作用，协同作业，通过多个滚轮的先后作业，从而逐渐消减车辆的撞击力直至消失，以达到柔性引导车辆并保护车辆的目的。同时也能较好地保护护栏立柱和波形梁，一定程度上防止护栏变形，降低维修维护费用。

三级减震防撞护栏通过旋转滚轮、盘式弹簧鼓、减震弹簧、波形护栏、立柱土基来吸收横纵等方向的撞击力，理论上护栏板和滚轮等允许横向变形达1.4米，比之前的护栏允许变形能力提高了40%，自我恢复能力达到84%，具有优良的双向保护性能，预计降低车祸死亡率达30%。

安装的每一个三级减震防撞护栏根据公路桩号位置编号，滚轮内部设置有一个永磁发电机和一个信号触发器，当车辆撞击护栏，发生转动的滚轮带动发电机发电，触发信号发射器发送报警信号给监控中心，即时监控事故发生的地点，并根据信号发射的数量（转动滚轮的数量）多少来预估事故的大小。同时，事发位置可以和视频监控进行关联，根据发出信号滚轮的编号位置自动切换视频监控，即时查看事故现场，以便根据事故发生的损毁状态、车辆特征、人员情况等信息，快速准确调度事故救援所需要的设备、机械和人力等，还能够及时发布道路交通堵塞信息，降低事故路段的车流量，为救援提供有利条件，提升道路应急救援效率。

在偏远无通讯地区，遇有事故或者紧急情况时，驾乘人员可以手动有规律地间歇转动滚轮发电触发信号触发器，发出求救信号，例如SOS信号，以快速获得救援。

护栏的滚轮外表可以根据公路不同路段的特点、线形、环境、绿化等因素，喷涂成各类不同的颜色，并喷涂反光的警示标记，在与公路环境相得益彰的同时，形成较为强烈的视觉冲击，起到良好的视觉导向以及警示作用。

据交通运输部政府公开信息显示：2017年年末，全国公路总里程达477.35万公里，公路密度达到每百平方公里49.72公里；2017年全国发生交通事故20.3万起，死亡人数为6.4万人，道路安全形势不容乐观。目前，由临沂市公路事业发展中心费县中心自主研发的公路三级减震防撞护栏因其新颖的创新设计，已获得国家实用新型专利授权（专利号：ZL 2017 2 0247515.0），其应用前景广阔，在降低交通事故伤害上，将发挥越来越重要的作用。