淺談國內(nèi)外公路護欄的發(fā)展?fàn)顩r

張世冀，稅銀平

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院股份有限公司，貴州貴陽 550081）

0 引言

截至2010年底，我國公路通車?yán)锍桃堰_398.4萬km，其中高速公路7.4萬km，位居世界第二。與此同時，公路交通事故的狀況也日趨惡化。據(jù)統(tǒng)計，2009年我國死于道路交通事故的人數(shù)達到48 871人，平均每天死亡133人，大約每10 min就有一個無辜的生命死于交通事故[1]。其中車輛墜落引起的人員死亡人數(shù)占相當(dāng)比重，高速公路事故中特別是沖出護欄，墜入路堤深溝等情況有相當(dāng)比例。根據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，造成人員傷亡的交通事故約30%是由于車輛駛出路外所造成。此類交通事故的預(yù)防主要依靠路側(cè)護欄，然而我國的護欄施工起步較晚，現(xiàn)階段仍存在很多問題，需進一步完善。

1 國外護欄發(fā)展現(xiàn)狀

國外對公路護欄的研究起步較早，技術(shù)較成熟，有關(guān)專利比較多，研發(fā)了各種型式及材料的護欄，并得到了推廣與應(yīng)用。

1.1 護欄型式

自從20世紀(jì)30年代世界第一條高速公路誕生以來，歐美一些國家就開始了對護欄的研究。下面介紹國外發(fā)達國家常用的幾種護欄型式。

1.1.1 纜索護欄

纜索護欄屬于柔性護欄，如圖1所示。該護欄由立柱、托架、纜索、卡具和錨具等組成，主要依靠纜索的拉應(yīng)力來抵抗車輛的碰撞，吸收碰撞能量。纜索護欄屬柔性結(jié)構(gòu)，車輛碰撞時纜索在彈性范圍內(nèi)工作，可以重復(fù)使用，容易修復(fù)。

圖1 纜索護欄示意

1.1.2 波形梁護欄

波形梁護欄屬于半剛性護欄，如圖2所示。該護欄主要由波形梁板、立柱、防阻塊和橫梁等組成，不同等級的波形梁構(gòu)造也不同，可根據(jù)路段情況選擇不同等級的波形梁護欄。波形梁護欄主要利用土基、立柱、橫梁的變形來吸收碰撞能量，并迫使失控車輛改變方向，回到正常的行駛方向。它也是美國現(xiàn)在使用最普遍的護欄系統(tǒng)。

圖2 波形梁護欄示意

1.1.3 內(nèi)嵌鋼板的木質(zhì)梁護欄

這種護欄由復(fù)合材料梁和木立柱組成，復(fù)合梁包括圓木和內(nèi)嵌到圓木里的厚鋼板，厚鋼板的作用是為圓木提供所需的張力強度。剛性立柱在地上的部分還緊貼著一個木立柱，這樣整個護欄系統(tǒng)外表看來都是木質(zhì)的。

1.1.4 混凝土護欄

混凝土護欄屬于剛性護欄，目前已開發(fā)的剛性混凝土護欄有很多種，型式各異。主要應(yīng)用的是NJ型（新澤西型）護欄，還有改進型F型（改進新澤西型）護欄。德克薩斯和加利福尼亞州開發(fā)了單坡型護欄，也取得了令人滿意的防護效果。

1.2 護欄材料

由于金屬和混凝土護欄有很多缺點，難以滿足現(xiàn)在道路交通安全的要求，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，歐美等發(fā)達國家開始開發(fā)各種新型材料制成的護欄。目前在國外應(yīng)用較廣泛的有PE護欄、PP護欄和PVC護欄等。

1.2.1 PE護欄

PE即聚乙烯塑料。它是最早用作公路護欄的塑料，PE的種類較多，一般有高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）。總的來說，其力學(xué)性能一般，但抗沖擊性能比較好，所以一般是PE/PP共混或用纖維（主要有木纖維[2]和玻璃纖維等）增強來改性 PE，從而使其性能得以提高。最先發(fā)明塑料護欄的美國Yodock Wall有限公司的專利產(chǎn)品Yodock Barrier Model 2001，其使用的塑料就是PE。美國Recycled Technology公司用PE做護欄支柱以及美國Amity Plastics有限公司使用HDPE和LDPE共混制成護欄支柱，等等[3]。

歐洲制成了直接擠出成型的滑石粉填充聚烯烴（有HDPE、LDPE、線性 PE以及PP）公路護欄[4]和可回收利用的高分子量HDPE公路護欄，有很好的吸收碰撞能量的能力，并且易安裝、成本低，而且可充分減少車輛翻車的可能性[5]。

1.2.2 PP護欄

PP即聚丙烯塑料。與PE相比，其強度、剛度和硬度都高，光澤性也好。目前國際上使用PP防撞護欄不是很多，美國的Aloha Plastic Recycling公司和CAMMCO公司使用過PP制成護欄樁[2]。

1.2.3 PVC護欄

PVC即聚氯乙烯塑料。與傳統(tǒng)的護欄材料相比，具有堅固耐用，不需維護保養(yǎng)，安裝簡易，縮短工期，降低成本，立柱強度高，且綠色環(huán)保低能耗，能耗僅為鋼材的 1/8，是一種節(jié)能綠色環(huán)保產(chǎn)品[6]。

2 國內(nèi)護欄發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 護欄型式

目前我國最常用的護欄型式是波形梁護欄和混凝土護欄，其中波形梁護欄中的二波波形梁護欄和混凝土護欄中的NJ型(新澤西型)和F型(改進新澤西型)兩種混凝土護欄使用最廣泛。隨著經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，各類車輛保有量正迅猛增長，高速公路上車輛構(gòu)成比例發(fā)生了巨大變化，高速度、大質(zhì)量車輛所占比重增加，使得這些護欄在防護車速較高、質(zhì)量較大的車輛上存在著一些缺陷和不足。主要包括：防護能力不足，導(dǎo)向能力不夠，立柱基礎(chǔ)穩(wěn)定性不夠，混凝土護欄的防撞性和緩沖能力的協(xié)調(diào)、護欄的端頭處理存在隱患。這些問題還有待解決。

2.2 護欄材料

國內(nèi)的王俊波發(fā)明了一種由PE塑料制成的，整體外殼的柔性防撞交通安全護欄[7]。隨后，李漢初解決了PE公路護欄不耐沖擊的問題，結(jié)果表明，此種護欄的耐沖擊性能與滾塑溫度、風(fēng)冷時間和模具設(shè)計有關(guān)，并且這些參數(shù)調(diào)整到滾塑溫度為250℃、風(fēng)冷時間為30 min，與模具連接處將直角改成圓弧，經(jīng)測試符合要求。上海挪亞環(huán)境資源開發(fā)有限公司成功開發(fā)出“利用造紙廢漿污泥為填充劑制備PP－N塑料護欄”技術(shù)，首創(chuàng)將廢漿污泥制成護欄，此種塑料護欄在牢固程度上與一般鐵質(zhì)護欄相差無幾，抗沖擊性、抗彎曲性及耐老化等指標(biāo)都比較好，并且可回收利用，并具有“防盜”作用[8]。

2.3 護欄發(fā)展前景

從我國的公路發(fā)展形勢看，長達3.5萬km的“五縱七橫”國道主干線建設(shè)，以及交通優(yōu)先發(fā)展的“西部大開發(fā)”的發(fā)展戰(zhàn)略，要求加快護欄的研究、發(fā)展步伐。公路護欄經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已形成了以美、日為代表的兩種典型，但其在結(jié)構(gòu)型式上仍存在一些薄弱環(huán)節(jié)以待研究。近些年，新材料、新工藝的出現(xiàn)使改善護欄材料從而改進其性能成為可能。我國目前針對新型護欄的研究開發(fā)已經(jīng)展開了不少相關(guān)研究，在應(yīng)用的過程中收益甚大。在政府的扶持下，伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進步，對不同型式及新材料護欄的研發(fā)將會得到迅速的發(fā)展。

3 結(jié)語

近年來，我國機動車保有量不斷增長，隨之而來的道路交通事故也在不斷攀升。據(jù)最近統(tǒng)計資料顯示，交通安全形勢依然十分嚴(yán)峻，交通事故嚴(yán)重威脅著社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生命財產(chǎn)的安全。高速公路護欄關(guān)系到人們的生命安全，同時對于塑造我國道路交通安全新形象具有重大意義，理當(dāng)大力開展相關(guān)方面的深層次的研究。隨著我國公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展和西部大開發(fā)的高歌猛進，護欄的需求量將迅猛增長，而真正符合我國道路交通情況的安全防撞護欄才有根本意義和長遠(yuǎn)的生命力。這也是擺在我國道路交通安全科學(xué)工作者面前亟待解決的問題。

[1]公安部交通管理局.中華人民共和國道路交通事故統(tǒng)計年報[R].北京：公安部交通管理局，2009.

[2]William G.Davids，Joshua K.Botting，Michael Peterson.Development and structuraltesting of a composite-reinforced timber highway guardrail[J].Construction and BuildingMaterials，2006，20(9):733-743.

[3]劉紅芳，韓國美.PVC塑鋼護欄.http://meiyijiatl.cn.alibaba.com[EB/OL].(2007-07-05).

[4]王俊波.柔性防撞交通安全護欄：中國,2707806Y[P]，2005-07-06.

[5]李漢初.怎樣解決PE公路護欄不耐沖擊的問題[J].廣東化工，2003(3):22-24.