交通安全技術與裝備性能提升及應用示范

文

II型防撞墊

TS防撞墊

“交通安全防護技術與裝備性能提升及運用示范技術”是云南省科技計劃項目，2016年6月啟動，2018年5月完成相關研究內容。項目承擔單位為云南武易高速公路有限公司，參研單位為北京中路安交通科技有限公司、云南云嶺高速公路交通科技有限公司、云南交投集團物資有限公司、云南省交通規劃設計研究院、云南云嶺高原山區公路工程檢測有限公司等單位。

該項目以護欄端部、中分帶開口及平曲線小半徑等特殊區域護欄結構，高風險路段路側障礙物及環境敏感區散落物防護等為核心問題導向，采用調研、理論分析、仿真計算、單元構件試驗、臺車試驗及實車足尺碰撞試驗等方法，通過對護欄安全性能指標及路側障礙物進行安全風險分級，綜合道路條件、交通特征及路側特征等評價指標，構建了多層次高速公路交通安全防護風險評估模型；研發了護欄端部、中分帶開口及平曲線小半徑等特殊區域的護欄防護技術及裝備；建立了高風險路段障礙物防護、環境敏感區防散落的多元化護欄防護技術體系，并研發了相應保障裝備，目前已廣泛應用于公路交通安全領域。

五點性能指標要求

項目研制的多項內容安全性能均滿足《公路護欄安全性能評價標準》要求。研制的以具有多塑性吸能區的多邊形高吸能單元為核心吸能構件的可導向防撞墊防護，等級達到三級，設計防護時速100公里。通過對多邊形高吸能單元的優化配置，實現了可導向防撞墊高效、逐級、平穩壓縮吸能和多角度防撞功能需求，可使1.5噸、時速100公里的小型客車在正碰、偏碰及斜碰防撞墊時，防撞墊有效吸能長度控制在6米以內，碰撞后縱向壓縮變形量在3.4米以內，有效提高了防撞墊在多角度碰撞條件下緩沖吸能和導向性能，降低了防撞墊設置長度、增強了適用性。

研制的適用于平曲線小半徑路段的多功能型護欄，防護等級達到四級。護欄特殊設計的吸能箱和導向旋轉體組合結構，解決了護欄在平曲線小半徑路段特殊的緩沖、導向功能要求；防撞吸能單元模塊化裝配結構簡化了平曲線小半徑路段護欄施工；兩層輪廓標設置增強了護欄視線誘導功能；嵌固式基礎可滿足護欄在路、橋路段通用性設置需求。

研發的具有通透造型的高防護等級橋梁混凝土護欄，防護等級達到六級，提升了護欄在不同車型碰撞下防護能力及視覺提升功能；研發的與護欄配套的防散落裝置，具有固體和液體散落物收集功能，散落物成功阻攔率在90%以上，同時結構最大可滿足八級防護等級條件下車輛碰撞護欄車體側傾安全要求，降低了碰撞過程中防散落裝置對車輛和乘員的安全風險。

研發具有沉雕造型的高防護等級路側混凝土護欄，防護等級達到五級，提升了護欄在不同車型碰撞下防護能力及視覺提升功能；針對路側聲屏障連續障礙物研發的具有聲障功能的復合型護欄，防護能量達400千焦，大型貨車碰撞后最大動態外傾當量值僅為238毫米，可滿足3.5米高聲屏障設置條件下車輛碰撞安全要求，同時在滿足安全防護的前提下，聲屏障采用“風帆”造型，提升了視覺效果。

研制的新型無預應力框架式中央分隔帶開口護欄，防護等級達到三級。該開口護欄防撞單元采用桁架結構，將整體受彎和受剪轉化為局部構件的受壓或受拉，具有較強的防撞及抗變形性能，適用于開口長度50米、動態變形小于1.3米；框架采用分節方式，各節之間通過連接銷連接，底部設萬向輪，端部錨固框架采用可活動柱腳，具有良好的易開啟和移動性能；端部通過漸變框架、錨固框架及導向連接板結構實現了開口護欄與不同形式、寬度的標準段護欄合理過渡連接，并在此基礎上提出了開口護欄與A級波形梁鋼護欄合理雙向過渡結構；通過采用無預應力框架式結構實現了全壽命周期內強度不降低，降低了后期養護維修成本，提高了耐久性。

創新成果不斷突破

項目構建了多層次高速公路交通安全防護風險評估模型。首次引入護欄防護等級、車輛最大動態外傾當量值、護欄最大橫向動態位移外延值、乘員碰撞加速度的護欄安全性能指標，并基于大量的實車試驗數據及仿真分析數據，對相應指標及路側障礙物進行車輛碰撞安全風險分級，構建了以安全防護設施性能指標、道路條件、交通特征及路側特征綜合性能評價指標為核心要素的多層次高速公路交通安全防護風險評估模型，可實現對高速公路交通安全防護風險的有效識別及量化分級，并可根據不同風險等級確定安全防護類型、選擇護欄防護等級及結構形式，為高速公路安全、適度防護提供依據。

研發了護欄端部、中分帶開口及平曲線小半徑等特殊區域的護欄防護技術及裝備。通過對車輛與特殊功能需求的護欄碰撞作用機理研究，研制了三級可導向防撞墊、平曲線小半徑路段四級多功能型護欄、三級框架式中央分隔帶開口護欄，有效解決了護欄端部、平曲線小半徑路段、中央分隔帶開口安全防護和不同護欄間銜接與過渡難題。

建立了多元化護欄防護技術體系。從護欄防撞、視覺提升、障礙物防護及散落物收集等一體化設計角度，建立了高風險路段障礙物防護、環境敏感區防散落的多元化護欄防護技術體系，提出了混凝土護欄視覺提升設計方法，拓展了護欄的設置功能，實現了系統防護。

中央分隔帶開口活動護欄在路側

研發了護欄多元化防護技術保障裝備。針對橋梁護欄防撞及散落物收集功能、路側安全防護及隔聲功能、混凝土護欄視覺提升及障礙物防護功能需求，研發了六級混凝土橋梁護欄、五級路側混凝土護欄、具有散落物收集功能且滿足車輛碰撞安全要求的新型防散落裝備和防護能量達到400千焦的具有聲障功能的復合型護欄，攻克了護欄防撞、視覺提升、散落物收集、隔聲及障礙物防護的一體化設置難題，為高風險路段安全防護提供了有效解決措施。

科技創新平安示范

武易高速公路是云南省五大基礎設施網絡建設5年大會戰暨滇中城市經濟圈高速公路網建設的重要項目，也是整個滇中環線高速公路中率先開工建設的項目。路線起點位于武定縣石碑河水庫，經祿豐，過安寧，止于易門縣城東，由北向南分別將昆武、昆楚復線、安楚、玉楚4條高速公路連接成路網。武易高速公路主線全長104.3公里，按雙向六車道高速公路標準建設，路基寬33.5米，設計時速100公里，概算總投資154.42億元，項目所在地滇中地區是云南省經濟社會發展的核心地區，全省44%的人口和65%以上的生產總值集中地。

組圖：隔聲及障礙物防護功能一體化設置的聲屏障

云南武易高速公路有限公司是云南省交通投資建設集團下屬的高速公路項目公司，全面負責武易高速公路投資、建設、運營和管理。克服了征地拆遷、地質復雜、路網眾多等難題，武易公司僅用時16個月就把圖紙上的規劃變成真正的高速公路，于2017年6月29日全線建成通車。武易高速公路的建成通車，讓易門縣告別了沒有高速公路的歷史，滇中城市經濟圈西部核心區也由此進入了高速公路聯動發展時代。

項目建設堅持高起點創建“品質工程”“平安工程”，高標準打造本質安全，高要求構筑安全防控“高壓網”，高質量落實安全責任，高水準推進自主創新，高維度開展安全研究，高效能應用行業成果，平安工程建設取得堅實成效，先后被云南省工信委列為“省級重點節能示范項目”，榮獲交通運輸部第二批綠色公路建設典型示范項目、云南省總工會五一勞動獎狀等多項殊榮。2018年，榮獲交通運輸部“平安交通”安全創新案例重點推薦項目和交通運輸部、應急管理部“平安工程”冠名，成為當年度云南省唯一一個入圍的公路項目。

面對武易高速公路橋隧眾多的特點，武易公司及時成立橋隧安全保障技術提升及裝備研發課題組，著重開展了橋梁隧道檢測關鍵技術及裝備、交通安全技術提升、建設環境智能監測及控制、新材料應用及節能減排、路域生態防護與修復等方面的專題研究，取得了一系列重大科技成果，并在武易高速公里工程建設中推廣應用?！霸扑碇菣z”山區高速公路多功能輕型智能檢測車、鋼筋混凝土橋梁磁記憶破壞應力檢測裝置、基于智能機器人的高墩橋梁檢測裝置等新研發的設施裝備在武易高速公路全線推廣示范。2019年6月，由武易公司承擔的滇中環線高速公路交通安全防護技術提升及裝備研發、高速公路高墩橋梁檢測新技術及裝置研發與應用、高速公路隧道快速無損檢測技術研發及工程運用等三項科技成果亮相云南省暨昆明市科技周活動，是云南交通運輸行業唯一參展企業和科技項目。

革新安全設備、設施，技改提升安全生產能力。全線橋梁推廣使用安全爬梯、燈籠架，標準化的安全爬梯使作業環境更加安全，而易于拆裝的燈籠架的使用則提高了高空施工安全系數，加快了墩柱鋼筋安裝速度，且便于拆除，防護措施更加安全、可靠；全線橋梁施工出現“零傷亡、零事故”，確保財產、生命安全。在項目通過的多條高壓輸電線路區域設置防護棚架，不僅有效節約了國家西電東送線路改遷時間，更極大消除了高壓線路安全風險。

創新安全監控監測，武易高速公路勤豐互通主線2號橋上跨成昆鐵路，采用轉體施工工藝，創造了高速公路上跨鐵路橋轉體施工創下兩項國內同類施工之最：一是轉體角度最大至120.06度，是國內轉體橋中單次轉體角度最大的橋梁；二是雙幅同轉就位后間距為50厘米，轉體時雙幅同時就位，是國內雙幅轉體靠攏后精度要求最高的橋梁。

善于啃“硬骨頭”，復雜地質的豐收隧道為大跨軟巖小凈距隧道，長600多米，多次穿越山箐低洼位置，為雞爪地形，埋深較淺，地表橫坡較陡，偏壓嚴重，受羅茨至易門區域大斷裂影響，圍巖節理裂隙發育，在開挖過程中不同程度產生了初期支護拱頂下沉、開裂、侵限等病害，讓施工難度呈幾何數倍增。建設者們形容在這里開挖隧道，猶如在豆腐中打洞，很難獲得穩定支撐。為確保隧道施工安全質量受控，武易公司牽頭擴寬思路，與中國科學院院士孫鈞成立了院士工作站，并依托院士工作站，科技攻關，總結經驗，完成了“在豆腐中打洞”的目標。

依托武易高速公路建設開展的8個科技項目成果豐碩，2019年獲得中國公路建設行業協會科學技術進步獎特等獎1項，中國交通運輸協會科學技術進步獎二等獎1項、三等獎1項，中國公路學會科學技術進步獎二等獎1項、三等獎2項，云南省科學技術進步獎三等獎1項，云南交通科學技術獎二等獎1項，云南省總工會職工創新一等獎1項。各科研項目獲發明專利授權7項，申請15項；實用新型專利授權5項，受理2項；軟件著作權4項；發表論文30篇。

節能智慧綠色樣本

在武易高速公路建設管理過程中，確立了“建設節能智慧武易高速公路”的目標，以交通運輸部提出的“綠色公路建設”為指導，因地制宜將綠色公路建設貫穿于武易高速公路設計、施工、運營、養護和管理的全過程，堅持理念創新、科技創新、管理創新和體制機制創新，通過開展36項主要任務的實施，實現建成“節能降耗、生態環保、科學高效、景觀優美”的武易綠色公路的目標，促進滇中環線交通運輸與區域經濟及自然環境的協調發展。

“旭日東升”景觀護欄

“雄鷹展翅”景觀護欄

節能減排是武易綠色公路的一個重要方面。施工期提前建設永久供電設備，永臨結合解決施工期和運營期用電問題，適宜路段采用鋼波紋管涵洞代替鋼筋混凝土涵洞，隧道建設和運營期因地制宜使用清潔能源——太陽能發電，全線照明設施使用LED節能照明設備，服務區建設新能源汽車充電站、LNG加氣站，積極應用節材節能新材料、新工藝、新技術，實現資源高效利用。

可循環使用是武易高速公路創建綠色公路示范工程的又一個亮點。在建設施工中，項目施工單位把廢舊輪胎、隧道棄渣、粉煤灰、磷石膏等可循環材料作為重要建設用料，并積極推廣瀝青拌合樓“油改氣”、粉煤灰利用、穩定型橡膠瀝青路面鋪筑技術、隧道棄渣利用等10多項節能技術，不斷提高施工的“綠色”含量。

翠柏是國家Ⅱ級重點保護野生植物，在我國分布區十分狹窄，種群數量稀少，是漸危物種。為保護主線上的25000多株古柏，武易公司積極配合地方政府進行移植，其中有3座橋梁在有數百年樹齡的古柏林里選擇繞道，較好地保護了珍貴野生植物。

為實時監控參建單位環境保護情況，項目部還與科研單位開發了高速公路施工過程環境監測關鍵技術系統，在沿線安裝22個監控設備和1套移動探測設備，對施工環境風險區域大氣污染、水資源污染等進行24小時實時監測。

武易高速公路的“綠色實踐”包括綠色能源應用、綠色施工技術、綠色服務區、智慧公路、綠色環保和資源循環利用等39項，現已成為云南省高速公路建設的綠色樣本。