防止公路陡崖峭壁路段坠车事故-交通科技管理中心

公路陡崖峭壁护栏的开发研究研究报告简本公路陡崖峭壁护栏的开发研究

报告简本

引言

在西部大开发的新形势下，西部地区的公路建设得到了迅速发展，高等级公路向山岭重丘区延伸，交通安全问题也日益突出。一般公路缺乏安全设施，车辆坠落陡崖的事故频繁发生；高速公路按照现行规范设置的安全护栏防护能力相对不足，也存在着严重的安全隐患，车辆越出护栏的坠车事故屡有发生。为减少或避免车辆坠崖恶性交通事故损失，提高山区公路交通的安全性和运营效益，交通部在2001年西部交通建设科技项目计划中立项开展“公路陡崖峭壁护栏的开发研究”。该项目于2002年底已按合同要求完成，成功开发出了三种用于山区公路陡崖峭壁路段的安全护栏，于2003年7月通过了交通部组织的专家技术鉴定，专家认为：本项目填补了我国山区公路陡崖峭壁路段护栏研究的空白，研究成果处于国内领先水平，其中，陡崖峭壁护栏的系统设计方法达到了国际先进水平。新型护栏已在云南省昆明-石林和元江-磨黑两条高速公路危险路段及两条一般公路事故多发路段应用。

1 项目研究目的意义

近年来，我国公路交通事业取得了举世瞩目的成就。截止2002年底，我国高速公路里程已达2.52万公里，跃居世界第二位。但是，随着公路运输事业的发展，我国交通事故状况也日趋恶化，特别是近几年来，交通事故率和事故损失急剧上升。据公安部交通管理部门统计，2002年共发生交通事故77.3万起，死亡人数达到10.9万人，经济损失达到33.2亿元。这些交通事故中，死于公路交通事故的人数约占80%，而在公路交通事故中，有许多是发生在山区公路上的，特别是发生在陡崖峭壁路段的坠车事故，常常造成车毁人亡的

惨重损失。

本项目成果，为我国山区公路陡崖峭壁危险路段提供了安全可靠、经济实用的护栏结构形式及其设计方法，可有效地拦阻失控车辆坠落悬崖，减少或避免生命和财产损失，具有重大的经济效益和社会效益。同时，本项目成果填补了我国山区公路危险路段护栏技术研究的空白，为完善我国公路护栏结构体系，以及为制（修）订相关技术规范提供科学数据等方面，也都有其重要的学术价值。

2 国内外研究概况

美国从1920年开始护栏研究工作，是研究最早、最深入的国家之一。1962年，在美国联邦公路管理局与国家运输部支持下，美国公路联合会组织相关科研机构等开始实施《全国高速公路合作研究计划（NCHRP）》，系统地开展安全护栏的研究，几乎每个州都有护栏碰撞实验场，开发出许多性能良好的护栏结构，如H型立柱三波梁钢护栏、木质与复合材料托架、新泽西和单坡面混凝土护栏等，并不断修改完善公路护栏的标准、规范，与1993年颁布了新的护栏技术规范《350报告》。在欧洲，法国、英国、德国等国家也早就开始了护栏的研究工作，建立了实验设施和实验规程，设计出多种结构形式的护栏，目前正进行标准的统一工作。日本于20世纪50年代在名神高速公路开始使用护栏，在1965年制定了护栏设置纲要，明确规定护栏的使用范围、功能要求、结构设计和施工安装方法，1998年，日本道路协会颁布实施了护栏设置的新标准，代替使用26年（1973年编制）的护栏设置纲要，提高了护栏的防护标准。但还未见到国外有关对陡崖峭壁危险路段护栏进行专门研究的资料。

我国“七五”期间开始高速公路护栏设计、施工等方面的研究，交通部科学研究院公路科学研究所与清华大学等单位合作，研究开发了波形梁Z型立柱护栏等钢护栏。但是，迄今为止我国尚没有对护栏进行过系统的研究，研究的领域不够广泛，自主开发的护栏结构形式也很少，实验研究护栏的基础装备

和技术力量与发达国家存在一定的差距。

3 主要研究内容与试验工程

3.1 主要研究内容

本项目主要研究内容包括四个方面：

1）公路陡崖峭壁护栏碰撞实验条件的研究；

2）公路陡崖峭壁护栏评价标准的研究；

3）陡崖峭壁护栏结构参数及其防撞性能的研究；

4）实车足尺碰撞验证实验。

3.2 试验工程

新型高速公路陡崖峭壁护栏的试验工程在昆（明）-石（林）和元（江）-磨（黑）两条高速公路上实施，共修建12.5公里的实验工程。一般公路新型混凝土护栏，在云南开远公路管理总段境内的326国道和新（哨）-丘（北）线三级路上修建430米试验工程。

4 碰撞实验条件和评价标准

4.1 碰撞实验条件

车辆碰撞护栏时，对护栏的作用力取决于车辆的质量、碰撞速度以及车辆与护栏纵轴线间的夹角，这三个因素即护栏的设计条件，也是进行实车碰撞实验的技术条件。在分析国内外调查资料的基础上，并结合现行有关标准拟定了我国山区公路护栏的碰撞实验条件，如表4-1所示。

表4-1 山区公路碰撞实验条件

4.2 评价标准

评价标准是用来判断护栏结构是否满足安全评价标准要求的相关指标，本项目的护栏评价标准为：

1）结构防护能力：车辆不得越出护栏；

2）乘员安全风险：在系安全带的情况下，乘员纵向最大加速度（10ms 最大平均值）不大于20g；

3）车辆运行轨迹：车辆的驶出角度不大于碰撞角度的60%。一般不驶入相邻车道。

5 高速公路混凝土护栏的开发

5.1 座椅式基础的确定

对于修建在高挡墙、高路堤上的护栏，其安全性主要取决于护栏基础的稳固性，因此，合理的选择护栏基础形式成为陡崖峭壁护栏结构开发的关键。通过理论分析和模型实验结果，优选确定了座椅式的基础形式。座椅式基础的腿部伸入到路面基层中，利用路面基层对基础腿部位移产生的抗力来提高护栏的倾覆稳定性，受力形式合理。

图5-1 座椅式基础形式

5.2 护栏结构形式选择

根据以往护栏实践经验，从陡崖峭壁护栏对安全性能的要求和便于施工两方面考虑，拟定了陡崖峭壁混凝土护栏的基本形式为顶部设有阻爬坎的单坡面墙式护栏，见图5-2。

图5-2 陡崖峭壁混凝土墙式护栏基本形式

在基础稳固的条件下，护栏的防撞能力和导向功能主要取决于护栏的高度、迎撞面坡度和断面强度。

5.2.1 护栏迎撞面坡度的选定

护栏的迎撞面坡度以坡面线与垂线的夹角来表示，通过动态数模拟计算进