公路交通安全設(shè)施的演變及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

□文/張 強(qiáng)

人、車、公路環(huán)境三者相互影響，構(gòu)成了極為復(fù)雜的公路交通運(yùn)輸體系；公路使用者的不安全行為導(dǎo)致了交通事故的發(fā)生，而車輛和公路環(huán)境的不安全狀態(tài)則會(huì)加劇事故的嚴(yán)重程度。隨著我國(guó)交通機(jī)動(dòng)化水平不斷提升，機(jī)動(dòng)車擁有量及其結(jié)構(gòu)組成、公路運(yùn)營(yíng)環(huán)境顯著變化，公路交通安全形勢(shì)日漸嚴(yán)峻，對(duì)公路安全設(shè)施提出了更高要求；因此，公路交通安全設(shè)施也要有相應(yīng)的變化。

1 交通安全設(shè)施的發(fā)展

新中國(guó)成立初期，我國(guó)的交通要道以坑洼不平的土路為主，直到改革開(kāi)放前，我國(guó)公路建設(shè)依舊十分落后，全國(guó)公路總里程不足50×104km 且全是二級(jí)以下公路。當(dāng)時(shí)我國(guó)居民汽車擁有量幾乎為零，自行車是短距離出行的主要交通工具。道路主要以行人和自行車為主，城市極少的公共運(yùn)輸車輛速度也很低，農(nóng)村公路幾乎沒(méi)有車輛，公路運(yùn)輸環(huán)境相對(duì)安全。

改革開(kāi)放初期，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了公路客貨運(yùn)輸量的急劇增加，公路交通主要存在三個(gè)問(wèn)題：一是運(yùn)輸工具種類繁多，汽車、拖拉機(jī)、自行車、畜力車、行人混行，縱向干擾大；二是公路沿線穿越城鎮(zhèn)較多，人口稠密，橫向干擾大；三是公路平面交叉多，通行能力低，公路交通嚴(yán)重滯后。

為緩解公路交通的瓶頸制約，改善主要干線公路交通滯后的狀況，借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，1984年我國(guó)開(kāi)始動(dòng)工修建第一條高速公路，公路交通安全設(shè)施得到應(yīng)用，但在早期沒(méi)有關(guān)于交通安全設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范，只能借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)。隨著高速公路的建設(shè)，1988—1992年，交通部編制了JTJ 074—94《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范》，但限于當(dāng)時(shí)的條件和高速公路建設(shè)的有限經(jīng)驗(yàn)，交通安全設(shè)施的建設(shè)以經(jīng)濟(jì)、實(shí)用為原則且該規(guī)范僅適用于高速公路和汽車專用一級(jí)公路，對(duì)一般公路的交通安全設(shè)施沒(méi)有規(guī)定。

截至2005年底，我國(guó)高速公路、普通公路總里程已分別增至4.1×104、159.18×104km，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)的積累，涌現(xiàn)了一批關(guān)于交通安全設(shè)施的研究成果和結(jié)構(gòu)形式，如新型三波波形梁護(hù)欄、新型混凝土護(hù)欄結(jié)構(gòu)、新型標(biāo)線材料、新型材料的防眩板、新型突起路標(biāo)和輪廓標(biāo)等。2006年，考慮到其他等級(jí)公路在我國(guó)公路通車?yán)锍讨姓加泻艽蟊戎兀煌ò踩蝿?shì)也很嚴(yán)峻，另外JTGB 01—2003《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》重新劃分了公路等級(jí)，故對(duì)JTJ 074—94 進(jìn)行了修訂，將適用范圍擴(kuò)大到各等級(jí)公路，發(fā)布了JTGD 81—2006《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》。隨著我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)的迅猛推進(jìn)，交通安全設(shè)施也在各等級(jí)公路中進(jìn)行了大量的應(yīng)用，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)尚存在一些不能很好地適應(yīng)我國(guó)大規(guī)模公路建設(shè)需要的問(wèn)題。

1）我國(guó)汽車保有量隨著交通現(xiàn)代化的發(fā)展迅速增加，見(jiàn)圖1。隨著道路運(yùn)輸?shù)耐晟疲谌轿锪鞯钠毡榘l(fā)展，遠(yuǎn)距離道路運(yùn)輸增多，公路營(yíng)運(yùn)載貨汽車保有量從1978年的14萬(wàn)輛到2017年的超過(guò)1 400萬(wàn)輛，翻了百倍之多，其中大型貨車占比增加；另外，受消費(fèi)升級(jí)、二次購(gòu)車、個(gè)性化需求提升等因素的影響，近年來(lái)我國(guó)SUV 汽車保有量占比顯著增加，見(jiàn)圖2。原有的交通安全設(shè)施已經(jīng)不能適應(yīng)新的道路交通形勢(shì)。

圖1 2006—2017年我國(guó)汽車保有量

圖2 2006—2017年我國(guó)SUV比例

2）公路建設(shè)方面，隨著東部城市高速公路路網(wǎng)的飽和，近年來(lái)，我國(guó)高速公路建設(shè)主要向西部地區(qū)延伸，受自然條件的限制，道路橋隧比例增加，線形條件差、小半徑、大縱坡等極限路況增多，對(duì)行車安全更加不利。

3）我國(guó)人口眾多，而且從總體上看，交通安全意識(shí)相對(duì)薄弱，駕駛員整體素質(zhì)不高，社會(huì)管理體制、管理機(jī)構(gòu)以及管理制度還很不完善。

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人、車、公路環(huán)境發(fā)生了顯著變化，道路交通安全事故成為我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展的一大隱患，為適應(yīng)新時(shí)期的運(yùn)輸環(huán)境，提高行車安全，發(fā)布了JTGD 81—2017《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》和JTG/TD 81—2017《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》。本文針對(duì)JTGD 81—2017 要點(diǎn)進(jìn)行分析，為公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)提供借鑒。

2 總體設(shè)計(jì)

相關(guān)研究表明：道路交通安全事故約95%與人的因素有關(guān)，約28%與道路環(huán)境因素有關(guān)，約8%與車輛因素有關(guān)。因此，從預(yù)防交通事故發(fā)生的角度，要積極消除三個(gè)因素中的不利條件，以“人”為參考標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)良好的道路設(shè)計(jì)使其能適應(yīng)人的能力極限；通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)使車輛能簡(jiǎn)化駕駛?cè)说墓ぷ魅蝿?wù)并盡可能高效地保護(hù)弱勢(shì)人員；道路使用者要受適當(dāng)?shù)慕逃⒛塬@取必要的信息、能有效控制自己的行為。

JTGD 81—2017 強(qiáng)調(diào)了交通安全設(shè)施的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，要求以公路安全性評(píng)價(jià)或風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等交通安全綜合分析為基礎(chǔ)，找出公路交通運(yùn)行環(huán)境中可能存在的隱患，通過(guò)公路交通安全設(shè)施的科學(xué)設(shè)計(jì)，改善路側(cè)環(huán)境、消除危險(xiǎn)源，使駕駛?cè)四芗皶r(shí)了解前方公路和環(huán)境中不易被發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)信息，對(duì)沿線出行信息能清晰辨識(shí)、正確理解、快速反應(yīng)，以消除公路環(huán)境中的不利因素，提高公路交通安全水平。

為發(fā)揮公路各專業(yè)在保障交通安全方面的綜合作用，JTGD 81—2017 強(qiáng)調(diào)公路交通安全設(shè)施的總體設(shè)計(jì)是公路總體設(shè)計(jì)的一部分，公路交通安全設(shè)施與公路土建工程、服務(wù)設(shè)施和管理設(shè)施等專業(yè)之間無(wú)主次之分、高低之別，明確提出公路交通安全設(shè)施必須與公路土建工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入生產(chǎn)和使用。建成后的公路必須根據(jù)JTGD 81—2017的規(guī)定設(shè)置必要的交通安全設(shè)施才能通車運(yùn)行，避免先通車、后發(fā)生交通事故、再行改造的情況發(fā)生。

3 護(hù)欄設(shè)計(jì)

護(hù)欄屬于被動(dòng)防護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)自身變形或引導(dǎo)事故車輛爬高來(lái)吸收碰撞能量，從而減輕事故的嚴(yán)重程度；而其本身亦是一種路側(cè)障礙物，并非設(shè)置得越多越好[1]。

JTGD 81—2017 充分體現(xiàn)了“寬容設(shè)計(jì)、適度防護(hù)”的理念，提出了凈區(qū)寬度的計(jì)算方法，對(duì)位于計(jì)算凈區(qū)寬度范圍內(nèi)的行車障礙物提出了處置措施，按照“去除計(jì)算凈區(qū)寬度范圍內(nèi)的障礙物、重新設(shè)計(jì)障礙物，使障礙物不構(gòu)成危害、將障礙物移至不易被駛出路外的車輛碰撞的位置、采取措施減少事故傷害等路側(cè)安全處理措施來(lái)盡量滿足計(jì)算凈區(qū)寬度的要求”的思路，根據(jù)車輛駛出路外或駛?cè)雽?duì)向車道的可能性以及事故嚴(yán)重程度綜合確定事故的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而確定是否設(shè)置護(hù)欄；僅在計(jì)算凈區(qū)寬度得不到滿足，而導(dǎo)致駛出路外產(chǎn)生的事故嚴(yán)重程度高于碰撞護(hù)欄的嚴(yán)重程度時(shí)，才考慮設(shè)置護(hù)欄。

同時(shí)規(guī)定“二級(jí)及以上公路縱坡等于或接近于JTGB 01—2014《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的最大縱坡值的下坡路段；二級(jí)及以上公路圓曲線半徑等于或接近JTGB 01—2014 規(guī)定的最小半徑的路段外側(cè)”以及“設(shè)計(jì)交通量中，總質(zhì)量≥25 t的車輛自然數(shù)所占比例＞20%時(shí)”，需要提高護(hù)欄等級(jí)。

3.1 護(hù)欄形式選擇

路側(cè)或中央分隔帶護(hù)欄面距其防護(hù)的障礙物的距離，應(yīng)大于護(hù)欄最大橫向動(dòng)態(tài)位移外延值或車輛最大動(dòng)態(tài)外傾當(dāng)量值；因此，選擇護(hù)欄形式時(shí)，應(yīng)首先考慮護(hù)欄受碰撞后的變形量，護(hù)欄最大橫向動(dòng)態(tài)位移外延值或車輛最大動(dòng)態(tài)外傾當(dāng)量值的選擇應(yīng)根據(jù)防護(hù)車型和障礙物來(lái)確定。當(dāng)防護(hù)的障礙物低于護(hù)欄高度時(shí)，宜選擇護(hù)欄最大橫向動(dòng)態(tài)位移外延值；當(dāng)防護(hù)的障礙物高于護(hù)欄高度、公路主要行駛車型為大型車輛時(shí)，應(yīng)選擇車輛最大動(dòng)態(tài)外傾當(dāng)量值[1]。

JTGB 05-01—2013《公路護(hù)欄安全性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)護(hù)欄的橫向變形進(jìn)行了說(shuō)明，同時(shí)指出應(yīng)通過(guò)實(shí)車足尺碰撞試驗(yàn)以予確定。見(jiàn)圖3。

圖3 護(hù)欄受碰撞后的變形

然而，由于該試驗(yàn)較難實(shí)現(xiàn)且花費(fèi)較大，另外公路質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有針對(duì)護(hù)欄與其外障礙物（如上跨道路橋墩）距離的相關(guān)規(guī)定，導(dǎo)致這一指標(biāo)得不到設(shè)計(jì)人員的重視，致使車輛與護(hù)欄外障礙物發(fā)生二次碰撞的事故時(shí)有發(fā)生。因此，在護(hù)欄形式選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)速度、車輛組成及障礙物情況等，提高行車安全性，有效地減輕事故危害。

3.2 中央分隔帶開(kāi)口護(hù)欄

中央分隔帶開(kāi)口護(hù)欄的主要作用為分隔對(duì)向交通，在搶險(xiǎn)、救援等緊急情況下，能及時(shí)、方便地開(kāi)啟，使車輛緊急通過(guò)。目前，我國(guó)常用的中央分隔帶護(hù)欄主要存在以下問(wèn)題[2]：

1）防撞能力不足，事故車輛一旦穿越，易造成二次事故；

2）防撞能力尚可，但開(kāi)啟便捷性較差，一旦遇到緊急情況，移動(dòng)不便；

3）與相鄰中央分隔帶連接過(guò)渡較差，一旦發(fā)生事故，易對(duì)車輛形成絆阻。

JTGD 81—2017 首次對(duì)中央分隔帶活動(dòng)護(hù)欄提出了防護(hù)等級(jí)的要求，規(guī)定中央分隔帶開(kāi)口護(hù)欄防護(hù)等級(jí)宜與相鄰路段保持一致;線形良好路段經(jīng)論證可低于相鄰路段1～2 個(gè)等級(jí)，但高速公路中央分隔帶開(kāi)口護(hù)欄不得低于三（Am）級(jí)。

因此，在中央分隔帶開(kāi)口護(hù)欄設(shè)計(jì)中，必須注重所選取護(hù)欄的防撞能力，兼具便捷的移動(dòng)性、同時(shí)要過(guò)渡設(shè)計(jì)合理。

3.3 緩沖設(shè)施

緩沖設(shè)施主要設(shè)置于公路立交、服務(wù)區(qū)、停車區(qū)出口處的分流鼻端、收費(fèi)站島頭、護(hù)欄端部等，主要作用是緩減沖擊，降低碰撞車輛和車內(nèi)人員傷害，見(jiàn)圖4。

圖4 緩沖設(shè)施

目前，我國(guó)公路出口三角端較為常見(jiàn)的是設(shè)置防撞桶。主要問(wèn)題是：防撞桶自身防撞能力較差，事故車輛可輕易將其撞碎并直接撞向分流三角段護(hù)欄端頭，對(duì)車內(nèi)造成傷害，見(jiàn)圖5。

圖5 公路出口三角端事故

JTGD 81—2017 新增了緩沖設(shè)施的設(shè)置規(guī)定，對(duì)未進(jìn)行安全處理的、位于公路計(jì)算凈區(qū)寬度內(nèi)的路側(cè)護(hù)欄上游端部，提出了設(shè)置防撞墊或防撞端頭的要求，對(duì)高速公路的互通立交主線分流端、匝道分流端等位置提出了設(shè)置防撞墊的要求；同時(shí)提出，應(yīng)根據(jù)防護(hù)性能、碰撞變形、現(xiàn)場(chǎng)情況等選取緩沖設(shè)施形式。

上述規(guī)定體現(xiàn)了高速公路無(wú)縫防護(hù)的理念，將與寬容性設(shè)計(jì)一起，降低交通事故的嚴(yán)重程度。

3.4 路橋過(guò)渡段護(hù)欄

路基與橋梁過(guò)渡段主要存在問(wèn)題：

1）護(hù)欄設(shè)置間斷，存在缺口；當(dāng)車輛碰撞角度較小，碰撞能量不大時(shí)，易從缺口沖到路外；

2）過(guò)渡段護(hù)欄銜接不合理，護(hù)欄連接處沒(méi)有平穩(wěn)過(guò)渡，隨意搭接，未形成整體；當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，波形護(hù)欄產(chǎn)生橫向變形，車輛將沿著變形的護(hù)欄與混凝土端部發(fā)生正面碰撞，加劇車輛破壞；

3）過(guò)渡段護(hù)欄剛度小，銜接處不牢固；當(dāng)車輛發(fā)生碰撞，從混凝土護(hù)欄過(guò)渡到波形護(hù)欄時(shí)，由于剛度急劇下降，護(hù)欄不能及時(shí)變形、吸收能量，防護(hù)能力不能充分發(fā)揮，導(dǎo)致車輛沖出路外[3～4]。

JTGD 81—2017 規(guī)定了設(shè)計(jì)速度＞60 km/h 的公路橋梁護(hù)欄與路基護(hù)欄的結(jié)構(gòu)形式不同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行過(guò)渡段設(shè)計(jì)；相鄰路基段未設(shè)置護(hù)欄時(shí)，橋梁護(hù)欄應(yīng)適度外展或在路基段增設(shè)一段護(hù)欄與橋梁護(hù)欄進(jìn)行過(guò)渡，以避免車輛碰撞端部或從橋梁端部沖出路外。

過(guò)渡段應(yīng)采用設(shè)置端部翼墻或?qū)雱傂宰o(hù)欄搭接在剛性護(hù)欄上的方式：

1）采用搭接方式時(shí)，路基段護(hù)欄應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)處理，長(zhǎng)度不宜＜l0 m；

2）采用端部翼墻時(shí)，可利用橋梁護(hù)欄進(jìn)行改造，設(shè)在橋梁端部，也可在路基段獨(dú)立設(shè)置；

3）橋梁護(hù)欄與路基護(hù)欄均采用剛性護(hù)欄時(shí)，剛性護(hù)欄在橋臺(tái)伸縮縫處應(yīng)斷開(kāi)；

4）橋頭處其他形式護(hù)欄之間的過(guò)渡段均不得斷開(kāi)，但橫梁應(yīng)采取可伸縮措施，見(jiàn)圖6。

圖6 金屬梁柱式護(hù)欄與路基波形梁護(hù)欄過(guò)渡段

3.5 隧道入口段護(hù)欄

駕駛員往往受道路線形、光線亮度變化的影響而操作不當(dāng)，導(dǎo)致車輛失控，此時(shí)隧道入口處的隧道壁以及高度達(dá)到20～80 cm 的檢修道或人行道則直接成為障礙物。

相關(guān)研究表明[5]，目前我國(guó)隧道入口處護(hù)欄較為常用的處理方式是采用波形梁護(hù)欄漸變延伸至隧道洞口壁。這種做法存在一定的安全隱患：車輛失控碰撞護(hù)欄后，由于波形梁護(hù)欄橫向變形較大，會(huì)使車輛產(chǎn)生較大的橫向位移和側(cè)傾，直接正面碰撞隧道壁和檢修道，導(dǎo)致車輛側(cè)翻或損壞，造成司乘人員嚴(yán)重傷亡。

JTGD 81—2017 特別強(qiáng)調(diào)了高速公路、一級(jí)公路及作為干線的二級(jí)公路的隧道出入口等位置，護(hù)欄應(yīng)進(jìn)行過(guò)渡段設(shè)計(jì)；同時(shí)，JTG/TD 81—2017 規(guī)定隧道洞口處路基護(hù)欄宜通過(guò)混凝土護(hù)欄漸變或采用混凝土翼墻進(jìn)入隧道洞口處并對(duì)護(hù)欄進(jìn)入隧道洞口的漸變率進(jìn)行了規(guī)定。混凝土護(hù)欄或翼墻迎交通流一側(cè)在隧道洞口處宜與檢修道內(nèi)側(cè)立面平齊；混凝土護(hù)欄或翼墻進(jìn)入隧道洞口前可根據(jù)需要適當(dāng)漸變高度，在隧道洞口處不得低于檢修道高度。見(jiàn)圖7。

圖7 隧道洞口護(hù)欄

4 避險(xiǎn)車道

1998年，國(guó)內(nèi)設(shè)置了第一條避險(xiǎn)車道，減輕了交通事故造成的傷害和損失。近年來(lái)，避險(xiǎn)車道數(shù)量顯著增加，但并沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)范或指南用以指導(dǎo)設(shè)計(jì)。目前避險(xiǎn)車道的設(shè)置，已運(yùn)營(yíng)道路主要考慮的是失控車輛的事故率，新建公路主要依靠設(shè)計(jì)人員的主觀判斷。

JTG/TD 81—2017 在總結(jié)國(guó)內(nèi)外進(jìn)險(xiǎn)車道設(shè)置的研究成果及經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了避險(xiǎn)車道的設(shè)置方法。已運(yùn)營(yíng)公路的連續(xù)下坡路段，要根據(jù)歷史事故記錄，在貨車制動(dòng)失效事故頻發(fā)的路段考慮設(shè)置避險(xiǎn)車道；新建公路要結(jié)合車輛組成、坡度、坡長(zhǎng)、平曲線等交通和道路特征，貨車因長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)制動(dòng)而制動(dòng)失效風(fēng)險(xiǎn)高的路段要考慮設(shè)置避險(xiǎn)車道。一般情況，交通組成中大、中型載貨汽車自然交通量占50%以上屬于比例較高者，鑒于交通事故屬小概率事件，建議大中型載重車自然交通量占30%以上，甚至更低時(shí)也要考慮設(shè)置必要的避險(xiǎn)車道。

5 結(jié)語(yǔ)

公路運(yùn)營(yíng)環(huán)境的改變，必然需要新的設(shè)計(jì)理念與之適應(yīng)。JTGD 81—2017 和JTG/TD 81—2017 充分吸收了相關(guān)科研成果和工程經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化以人為本、預(yù)防為主的設(shè)計(jì)原則，加強(qiáng)公路交通安全設(shè)施的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)，使人、車、路和環(huán)境形成一個(gè)安全保障系統(tǒng)，最大程度地降低交通事故的嚴(yán)重程度，解決了我國(guó)公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)中存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。