高速公路临时终点处防护区域内防撞设施设置研究

叶雨霞， 龙 光

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

高速公路临时终点处防护区域内防撞设施设置研究

叶雨霞， 龙 光

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

通过将高速公路临时终点的交通控制段划分为预告、诱导、防护三大区域，重点研究防护区域内防撞设施的设置，给设计人员及高速公路营运管理人员在选择防撞设施时提供一定的理论依据，为提高临时终点防护区域的交通安全水平和制订更加合理的交通组织方案提供借鉴。

高速公路;临时终点;防护区域;防撞设施

0 引 言

在高速公路网建设营运过程中,存在高速公路主线延伸段属于规划阶段或所衔接的高速公路正在进行前期的施工图设计阶段或者在建设中以及营运管理需要等情况。这些客观情况造成部分方向的道路无法通行,需对途经该方向的交通车辆提前进行分流,引导车辆转入其他高速或地方路网,避免车辆误行,形成资源浪费,降低交通事故发生几率。

结合安徽省目前存在的各类情况,拟定当高速公路行车方向存在两个及以上路径选择,其中某一方向暂未开通时,则未开通路段影响范围称为高速公路临时终点(图1)。

图1 高速公路临时终点处区域的划分

但目前我国现行规范对于高速公路临时终点的系统的交通安全设施的设置没有明确的规定,而且正常路段的互通立交出口预告标志、线形诱导设施、安全防护设施等安全设施是在车辆按正常速度行驶的条件下设置的[1],对于前方道路不通需临时转道行驶、车道宽度发生变化等复杂情况下,这种安全设施的设置策略显然要进行调整。

调整较为复杂,因为车辆行驶的路域情况发生很大的变化,需要对涉及交通安全的预告体系、诱导体系和防护体系做深入的研究。

1 防护区域设置的必要性

在高速公路临时终点处,当预告、诱导环节对驾驶人员失去了相应的作用,或者驾驶人员对前两个环节没有正确理解其含义,无法按照既定的预告、诱导的行车路线行驶,偏离了正确的行车轨迹[2],为在一定程度上弥补这种过失,在设计阶段应采用宽容的设计理念,采取必要的防护措施,对偏离正确行驶方向的失控车辆给予防护。在这种情况下,选取安全、有效的防护型式尤为重要。

高速公路临时终点处防护区域可选用的防撞设施大致可以分为防撞护栏、防撞桶、水马、砖墙类的圬工体等,其中防撞护栏是经过试验碰撞检验后的产品,在防撞性能上比其他种类的防撞设施更加的安全有效[3],但是在实际的使用过程中,防撞桶、水马、砖墙类的圬工体等又是必不可少的防撞设施。

2 防撞设施的设置要点研究

2.1 临时终点处为高架桥

临时终点处为高架桥,推荐采用活动式的钢筋混凝土防撞护栏和可移动式的塑料水马等防撞设施进行防护。其中要分防撞设施是作为永久性还是临时性使用功能[4]。

(1) 永久性设施。互通三角渐变段起点至三角分流端沿着纵向布设可移动式的钢筋混凝土护栏。为避免车辆强行驶入未开通道路,在未开通道路的横向设置砖墙类的圬工体。

(2) 临时性设施。互通三角渐变段起点至三角分流端沿着纵向布设塑料水马或者防撞桶。同时为了增加刚性支撑,纵向每隔100m沿着横向设置塑料水马。设置的长度为临时防撞设施与原有路侧护栏或者中分带护栏之间的距离。在未开通道路设置可移动式的钢筋混凝土防撞护栏。

2.2 临时终点处为路基段

临时终点处为一般路基段,推荐采用波形梁护栏结合砖墙及塑料水马同时使用。其中要分防撞设施是作为永久性还是临时性使用功能[4]。

(1) 永久性设施。互通三角渐变段起点至三角分流端沿着纵向布设波形梁防撞护栏[5]。为避免车辆强行驶入未开通道路,在未开通道路的横向设置钢筋混凝土防撞护栏。

(2) 临时性设施。互通三角渐变段起点至三角分流端沿着纵向布设塑料水马或者防撞桶[6]。在未开通道路的横向设置钢筋混凝土防撞护栏或者砖墙类的圬工体,并在此护栏的前方设置一道波形梁护栏或者缆索护栏[7],并且波形梁护栏或缆索护栏必须与路侧和中分带的护栏做好连接处理,使其连成一体,以承担共同受力。防撞设施选取见表1所列。

表1 防撞设施选取一览表

2.3 防撞设施设置位置的确定

纵向防撞设施根据现场主要是设置在互通三角渐变段起点至三角分流端,横向防撞设施的设置位置要采用计算得来,根据摩擦力的计算公式

(1)

其中,μ为摩擦系数(旧车为0.6～0.7,新车为0.8～0.9);m为车辆质量(kg);g为重力加速度(m/s2);a为车辆的加速度;f为摩擦力。

采用摩擦系数为最不利情况下的取值,采用0.6,则a=5.88 m/s2。

假定当车辆失控碰撞纵向防撞设施后沿着正面90°角的方向撞到横向的防撞设施,在这过程中速度损失为零,那么有初始的碰撞速度减少到碰到横向防撞设施之前车辆刹车后静止的时间和距离公式则为

(2)

(3)

由以上公式可以推导出碰撞时候的速度为40 km/h、60 km/h、80 km/h、100km/h时横向防撞设施距离纵向防撞设施最小的设置距离如表2,横向防撞设施的设置长度选取时,要大于等于表中的数值。

当第一道横向防撞设施设置以后,第二道防撞设施离第一道防撞设施的距离根据第一道防撞设施的最大动态变形量来取值[8]。

表2 横、纵向防撞设施的最小设置距离

2.4 防撞设施设置长度的确定

防撞设施的长度主要由车辆碰撞防撞设施后的碰撞荷载确定,车辆碰撞常用的数学模型如图2所示[9],该数学模型是建立在基本假设的基础上。

图2 车辆与护栏碰撞的数学模型

(1) 碰撞最大横向力计算公式为

(4)

其中,F横max为车辆作用在防撞设施上的最大横向力(kN);m为车辆质量(kg);v为车辆的碰撞速度(m/s);θ为车辆的碰撞角度(°);C为车辆重心距前保险杠的距离(m);b为车辆的宽度(m);Z为横向变形(m)。

(2) 防撞设施的最小设置长度。由以上公式可以推导出各类型车辆的最大碰撞力,对应每种防撞设施的设计强度可计算出其设置的最小设置长度[9]。如表3所列。

表3 护栏设置的最小长度

因此当以上防撞设施设置在路线横向时,要考虑与路线纵向的护栏连成一体,达到最小设置的长度。

当车道数发生变化时,应根据车道宽度变化情况、车辆速度确定渐变段长度[10],设置防撞隔离设施。道路防撞设施布设摆放时,应根据现场道路线形,平顺过渡。

渐变段的起点一般设置于互通三角渐变段起点,渐变段的终点与临时终点的端部之间同样采用防撞设施进行隔离引导,避免在此区域有车辆穿越。当车道数未发生变化时,防撞设施宜从三角渐变段起点摆放至临时终点的端部。

2.5 防撞设施设置高度的确定

防撞设施的高度主要是护栏要结合防撞等级来确定有效的防撞高度和阻止车辆倾翻所要求的护栏有效高度,根据文献[9],美国根据车辆与护栏的碰撞试验和野外统计调查得出的护栏有效高度如表4、表5所列。

表4 防撞等级与有效高度的关系

表5 阻止车辆倾翻的护栏有效高度

塑料水马、防撞桶等防撞设施的设置高度参考表4中的上限值,采用大于90 cm。砖墙等圬工体设置高度要考虑行人不能翻越上高速,推荐采用1.6 m。

2.6 防撞设施与预告设施和诱导设施的配合

防撞设施设置时要考虑与预告设施和诱导设施的相互配合。预告、诱导、防撞设施既是单独的体系,又是紧密相连的一个整体,只有做到三方面的紧密、有效的配合,才能保证临时终点处的整个交通安全设施设置体系的完整性、协调性、有效性及安全性。

(1) 与预告设施的配合。防撞设施设置的起点与终点要考虑预告标志与预告标线的设置位置[11]。限速标志、前方不通的预告标志、横向减速标线和预告的导向箭头等应该在纵向防撞设施设置的起点之前设置,并且在纵向防撞设施终点前要完成一系列的预告体系。

(2) 与诱导设施的配合。在纵向的塑料水马、防撞桶或者可移动式的防撞护栏上粘贴具有视线诱导功能的导向箭头反光膜;在横向的防撞设施迎流面上粘贴禁止驶入的立面标记;光电诱导标应摆放在纵向防撞设施后面等。

3 结束语

当车辆在高速公路行驶时,不论是通过何种类型的临时终点区域,都会对车辆行驶产生不良影响。本文通过对临时终点处的防护区域防撞设施设置的研究,给设计人员及高速公路营运管理人员在选择防撞设施时提供一定的理论依据,为提高临时终点防护区域的交通安全水平和制订更加合理的交通组织方案提供借鉴。

[1] GB 5768.2-2009,道路交通标志和标线 第2部分:道路交通标志[S].

[2] DB 34/T 790-2008,涉路工程安全评价规范[S].

[3] JTG/T D81-2006,公路交通安全设施设计细则[S].

[4] JTG H30-2015,公路养护安全作业规程[S].

[5] JT/T 457-2007,公路三波形梁钢护栏[S].

[6] GB/T 28650-2012,公路防撞桶[S].

[7] JT/T 281-2007,公路波形梁钢护栏[S].

[8] JTG/T F83-01-2004, 高速公路护栏安全性能评价标准[S].

[9] JTG D81-2006,公路交通安全设施设计规范[S].

[10] GB 5768.3-2009,道路交通标志和标线 第3部分:道路交通标线[S].

[11] JTG D82-2009,公路交通标志和标线设置手册[S].

2016-06-13；修改日期：2016-06-22

叶雨霞(1982-)，女，安徽歙县人，硕士，安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司高级工程师．

U491.59;U492.8

A

1673-5781(2016)04-0433-03