高速公路护栏设置位置及最小长度分析

张生学

（河北省交通规划设计院，河北石家庄 050011）

0 引言

我国的高速公路总里程位居世界第一，为地区经济发展起到极大的推动作用。而交通安全设施作为高速公路重要的基础配套设施在高速公路行车安全中起到了至关重要的作用，加强交通安全设施的研究，可以减少交通事故造成的人员和财产损失，并为驾驶员提供良好的驾驶体验[1-3]。

护栏是交通安全设施中最常见的配套设施之一。随着公路建设的快速发展，很多地区形成了复杂的路网环境，这些路段也成为交通安全事故的高发地区，因此，有必要对高速公路的护栏进行专项研究。护栏设置的初衷是为了保护驾驶员生命财产安全，减少对路侧其他设施的损害，但是护栏本身又是一种障碍物的存在，因此，护栏的设置不是越多越好，应该根据路况信息进行综合设置，以达到最佳的工程效益[4-8]。

本文针对护栏设置时应考虑的因素（安全性功能），对护栏的位置设置和最小长度进行探讨，以期为高速公路护栏的设计施工提供借鉴。

1 护栏设置注意事项

高速公路设置护栏的主要目的是为了防止或减小车辆驶出路外造成事故的影响，最大限度地保护车内人员的生命财产安全。根据《公路护栏安全评价标准》的相关要求：公路护栏设置需要满足阻挡功能、缓冲功能以及导向功能，护栏安全性能评价指标见表1。但是，对于道路使用者来说，护栏本身也是一种障碍物的存在，护栏设置并非越多越好，在护栏设计时，应综合考虑道路交通量、路侧空间、道路线性等多种因素，决定是否需要设置护栏、设置什么等级的护栏以及护栏的设置长度是多少。在设计护栏时应重点考虑以下3 个问题。

表1 护栏安全性能评价指标

（1）路侧以及道路中间带的实际净宽是否满足设计要求。如果满足设计要求，则应重点考虑路侧靠近悬崖等危险地段的护栏设置，中间带则应该考虑设置防止车辆驶入对向车道的相关防护措施，否则应根据障碍物、道路交通量、设计时速、货车占比等情况综合确定护栏类型和等级长度。

（2）护栏设置应遵循较高的“性价比”，即设置护栏与不设置护栏时所能挽回的生命财产损失的综合效益。如果护栏设置在效益较低（如交通量小）的路段，则应该增设一些视线诱导设施对设置的护栏进行提示和警告。

（3）护栏设置应该与周围环境相协调。设置的护栏应该在满足交通行驶安全的前提上，尽量美观并且不过度吸引驾驶员的注意力，给驾驶者良好的驾驶体验。

2 护栏设置位置分析

2.1 路侧护栏设置位置

路侧护栏设置的主要目的是避免车辆与道路侧面的障碍物发生碰撞，因此，护栏应设置在路侧安全净区（平坦且无障碍物的区域）。从宽容设计理念出发，路侧护栏的设置应根据事故的严重性来决定，事故的严重程度主要考虑以下3 个因素：①车辆与护栏碰撞后可能造成的二次事故的概率和严重程度；②车辆与护栏碰撞后，冲出道路对自身安全造成的危害程度；③车辆与护栏碰撞后，冲出道路对道路附属设施造成的破坏程度。

根据《公路交通安全设施设计规范》中相关要求，根据事严重程度，将不同等级公路的防护等级进行了规定，不同事故严重程度下护栏防护等级要求情况见表2。

表2 不同事故严重程度下护栏防护等级要求

（1）高速公路在Ⅰ级（高等级）事故情况下，车辆冲出道路造成严重的二次事故的概率高、造成设施的破坏严重，因此，在此类型路段必须设置护栏（如路侧存在高压线路、铁路、危化品等设施的路段）：在高速公路设计时速为120 km/h 时，需采用六级防护等级的护栏；当设计时速为100 km/h 或80 km/h 时，需采用五级防护等级的护栏。

（2）在Ⅱ级（中等级）事故情况下，车辆冲出道路造成二次事故的概率较高，对附属设施的损害较为严重，在此类型路段应设置护栏（如在深沟、水域、上跨桥梁、隧道入口等路段）统一推荐采用四级防护等级的护栏。

（3）在Ⅲ级（低等级）事故情况下，与护栏发生碰撞后车辆将受损，但造成二次事故的概率极低或不产生二次事故，对其他附属设施几乎没有影响，在此类型路段宜设置护栏（如挖方路段、出口匝道有障碍物的路段、路侧存在边沟的路段等）建议采用三级防护等级的护栏。

但是，在一些特殊的、复杂的路网中，由于受到各种因素的影响，道路线型不能满足线管要求，特别是在一些纵坡坡度较陡、曲率半径接近最小值的路段，在设置护栏时应在规范基础上提高一个防护等级；在某些货车、重车、大客车占比较高（20%以上）的路段，由于大型车辆易发生制动失效的事故，也应在原来防护等级上提升一个等级。

2.2 中央分隔带护栏设置

中央分隔带护栏设置主要目的是为了避免或者减轻车辆驶入对向车道所造成的事故影响，当中间带的宽度不大于12 m时，必须设置中央分隔带护栏，中央分隔带护栏分为整体式和分设式两种（图1）。整体式中分带的安全隐患高于分设式中分带，故其对护栏防护等级的要求高于后者。通常，在设计时速为120 km/h 的路段，整体式宜采用六级（SSm）防护等级的护栏，而分设式则可采用四级（SBm）防护等级的护栏；在设计时速为100 km/h 或80 km/h 时，整体式应采用五级（SAm）防护等级的护栏，分设式则可以采用三级（Am）防护等级的护栏。同理，当在坡度较陡、曲率半径较小或者大型车辆占比较高的路段，应在上述等级基础上再提升一个防护等级。

图1 中分带护栏设置示意

当高速公路上存在较多的跨线桥且桥梁中墩需设置在中分带时，需要对中分带护栏的设置进行特别的设计和讨论。以设计时速100 km/h，中分带宽度为2 m，中分带护栏防护等级为SBm 时为例：如果中分带采用波形梁形式进行设计，那么其保护桥墩所需的最小宽度为6.24 m（2.27+0.25×2+1.2）；如果采用混凝土护栏时，保护桥墩所需的最小宽度为2.7 m（0.25×2+0.4×2+0.1×2+1.2）。可见，在此设计情况下均会影响道路行车道的线型，极易引发交通事故，因此，考虑在混凝土护栏基础上，将防护等级提升一级，同时将桥梁中墩修改为薄壁结构，那么此时保护桥墩所需的最小宽度为2.0 m（0.25×2+0.4×2+0.05×2+0.6）。可见，此时的宽度与中分带宽度一致，从而可以保证道路线型。所以，当中分带自身宽度不足且须设置跨线桥中墩时，不宜采用分设式护栏，宜采用混凝土护栏，同时应在原有防护等级基础上提升一个防护等级以保证道路线型（图2）。

图2 中分带桥墩设置示意

3 护栏最小长度分析

护栏最小长度是指设置护栏时满足其结构或者防护需要的长度，其主要作用是当车辆与护栏发生碰撞时能最大程度吸收车辆的碰撞能量并改变车辆的运行轨迹，使车辆重新回到道路行驶方向并不引发二次事故的最小长度。护栏的防护长度一般由防护端头长度（D1、D2）、护栏长度（T1、T2）、障碍物长度（L障）以及障碍物边缘与防护栏之间的距离（F）共同确定，护栏防护长度计算示意见图3。护栏长度与车辆的驶出角有关，驶出角越小，防护栏长度越长，一般情况下在设计时可以取保守值5～10。进行计算，若障碍物为交通标志、桥墩或者边沟不构成障碍物时，T1可取10 倍的F 值，当为双车道高速公路时，T1应等于T2，当为四车道高速公路时，T2值可以只取0.5 倍T1。

图3 护栏防护长度

根据相关规范，波形梁护栏、混凝土护栏以及缆索护栏的最小结构长度分别为70 m、36 m、100 m（图4）：当计算得到的护栏防护长度大于结构长度时，取护栏防护长度作为最终的最小长度；当计算得到的护栏防护长度小于结构长度时，取结构长度作为最终的最小长度。

图4 不同形式护栏最小结构长度

4 结论

（1）高速公路路侧护栏防护等级的设置应根据事故等级确定，在坡度较陡、曲率半径较小或大型车辆占比较高的路段，应在设计规范基础上提升一个防护等级。

（2）在设计时速为120 km/h 的路段，整体式和分设式宜分别采用六级（SSm）和四级（SBm）防护等级的护栏；在设计时速为100 km/h 或80 km/h时，整体式和分设式宜分别采用五级（SAm）和三级（Am）防护等级的护栏。当中分带自身宽度不足且须设置跨线桥中墩时，不宜采用分设式护栏，宜采用混凝土护栏，同时应在原有防护等级基础上提升一个防护等级以保证道路线型。

（3）护栏最小长度应根据最小结构长度和护栏防护长度确定，且应取两者中的较大值。