陳德源

(廣西交通科學(xué)研究院有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

在高速公路的運(yùn)行過程中，安全問題一直都是備受人們關(guān)注的重要問題，尤其是屢屢見諸報(bào)端的各起高速公路交通事故，更是給高速行車安全敲響了警鐘。良好的安全設(shè)施設(shè)計(jì)能夠?yàn)楦咚侔踩熊噹?lái)一定的指引和保障，在高速公路配套設(shè)施的設(shè)計(jì)中，安全設(shè)施設(shè)計(jì)必須要引起我們的重視。由于高速公路分布廣、線路長(zhǎng)，所處的施工環(huán)境、交通流量大小等都有很大不同，這些因素都是影響高速公路安全設(shè)施設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，要想設(shè)計(jì)更加科學(xué)可靠的安全設(shè)施，就必須要考慮到這些關(guān)鍵因素，并結(jié)合實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，加強(qiáng)統(tǒng)一管理，提高高速公路安全設(shè)施設(shè)計(jì)水平。

1 影響高速公路安全設(shè)施設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素

對(duì)于高速公路而言，每個(gè)路段所處的環(huán)境都不相同，這使得高速公路的施工建設(shè)方案也有很大差異，這些差異之處都是高速公路安全設(shè)施設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮的關(guān)鍵因素。可以說，只有滿足高速公路安全運(yùn)行需求的安全設(shè)施設(shè)計(jì)才是最合理的設(shè)計(jì)。具體來(lái)講，影響高速公路安全設(shè)施設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素主要有以下幾點(diǎn)：

1.1 公路設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

基于各地地形地質(zhì)及其他條件的影響，不同路段的高速公路所采用的公路設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是存在差異的，而在設(shè)計(jì)與之相配套的安全設(shè)施時(shí)，也應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。例如在平原地區(qū)、山丘地區(qū)、山嶺地區(qū)的高速公路的安全設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)公路設(shè)計(jì)的行車速度科學(xué)計(jì)算和合理設(shè)計(jì)限速標(biāo)志的內(nèi)容，根據(jù)路基寬度來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的公路標(biāo)線。如果是半幅高速公路，還要考慮到其行車條件的特殊性，從而按照特殊方案進(jìn)行安全設(shè)施設(shè)計(jì)。

1.2 公路工程基本條件

安全設(shè)施的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮高速公路工程的基本條件，如地質(zhì)條件、路基類型以及是否經(jīng)過橋梁和涵洞等。在設(shè)計(jì)高速公路的護(hù)欄時(shí)，可以設(shè)計(jì)為混凝土護(hù)欄、波形梁鋼護(hù)欄或纜索護(hù)欄等，具體應(yīng)當(dāng)根據(jù)地質(zhì)條件，選擇最經(jīng)濟(jì)、安全的護(hù)欄材料。若受資金限制，無(wú)法全路段都設(shè)置護(hù)欄，則可以根據(jù)路基的類型來(lái)確定是否需要設(shè)置護(hù)欄。一般如果挖方連續(xù)超過100 m則可以不設(shè)置護(hù)欄，或者填土高度<3 m且邊坡≤1∶1.5也可以不設(shè)置護(hù)欄。若高速公路通過橋梁、涵洞，則無(wú)論是護(hù)欄、防護(hù)網(wǎng)或是視線誘導(dǎo)標(biāo)志等所有安全設(shè)施設(shè)計(jì)，都要與橋梁、涵洞設(shè)計(jì)相互協(xié)調(diào)，以最大程度的相互匹配，使其所發(fā)揮的安全作用最大化。

1.3 路線特點(diǎn)

有些高速公路的路段較為復(fù)雜，存在平曲線、豎曲線及橫坡等情況，這種路段的行車條件較差，為了保證行車安全，必須要設(shè)置一定的限速標(biāo)志或其他警示標(biāo)志，以引起駕駛員的注意，同時(shí)還要設(shè)計(jì)合理的標(biāo)線來(lái)配合標(biāo)志設(shè)計(jì)，最大程度發(fā)揮安全設(shè)施的安全保障作用。另外，出于通視因素的考慮，在一些特殊路面所設(shè)置的特殊標(biāo)線應(yīng)當(dāng)選擇在較為平緩的地面，如三車道過渡段的斑馬線，就不能設(shè)置在較大縱坡路段。如果為長(zhǎng)直線路段，或者周圍的景物比較單調(diào)，為了引起駕駛員的注意力，避免視覺疲勞，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)設(shè)置限速標(biāo)志、車距確認(rèn)標(biāo)志和地點(diǎn)距離標(biāo)志。

1.4 互通立交

高速公路中的互通立交與市內(nèi)互通立交相比，安全隱患更多。再加上此處的地形較為特殊和復(fù)雜，極易導(dǎo)致駕駛員行錯(cuò)道，或在分叉口緊急停車，從而引發(fā)交通事故。對(duì)此，互通立交出(入)口處應(yīng)當(dāng)設(shè)置多級(jí)出(入)口預(yù)告和出(入)口標(biāo)志，同時(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的標(biāo)線來(lái)配合標(biāo)志的使用，使駕駛員可以盡早判斷行車路線，提前變道，避免安全事故發(fā)生。

1.5 交通流量

一般情況下，在高速公路上交通流量大的地方安全隱患更大，因此在安全設(shè)施的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該充分考慮到路段的交通量大小、車輛組成以及車速，并分析可能發(fā)生的事故類型，合理設(shè)計(jì)交通標(biāo)志的內(nèi)容、板面尺寸和字體大小、標(biāo)志之間的間距大小、標(biāo)線設(shè)置，并從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面考量，科學(xué)設(shè)計(jì)護(hù)欄類型，從而最大程度地保證行車安全。

1.6 收費(fèi)站及服務(wù)區(qū)地設(shè)施系統(tǒng)

收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)是高速公路配套設(shè)施的重要組成部分，每個(gè)長(zhǎng)途行駛的車輛都需要經(jīng)過這兩個(gè)地方，車流量大、路況更復(fù)雜。對(duì)于收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)的標(biāo)志設(shè)計(jì)和導(dǎo)流標(biāo)線設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)更加明確詳細(xì)，設(shè)置多級(jí)指示標(biāo)志，幫助駕駛員提早打算，減少擁堵，避免交通事故發(fā)生。

1.7 沿線的氣候環(huán)境

高速公路經(jīng)過的各地區(qū)氣候、環(huán)境迥異，在進(jìn)行安全設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)，也要考慮到氣候、環(huán)境這一因素。例如高速公路若穿過村鎮(zhèn)或人口居住較為密集的地區(qū)時(shí)，所設(shè)置的隔離柵應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為紡織網(wǎng)型，以避免兒童或家禽闖入高速公路上引起安全事故。同時(shí)交通標(biāo)志的設(shè)計(jì)要考慮到當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)速，以保證標(biāo)志設(shè)置的穩(wěn)固性。

2 高速公路安全設(shè)施設(shè)計(jì)的優(yōu)化——以護(hù)欄為例

高速公路安全設(shè)施包括交通標(biāo)志、交通標(biāo)線、護(hù)欄、隔離柵、防眩設(shè)施等很多類型。護(hù)欄是其中十分重要的組成部分，若護(hù)欄的設(shè)計(jì)不合理，不但不能起到安全保護(hù)作用，反而會(huì)使護(hù)欄成為路側(cè)障礙物和危險(xiǎn)物。只有設(shè)置的位置合理，才能避免車輛碰撞，降低交通安全事故。護(hù)欄設(shè)計(jì)的優(yōu)化對(duì)象主要有以下幾個(gè)：

2.1 橫向偏位

護(hù)欄的橫向偏位主要是指護(hù)欄與行車道邊緣區(qū)域之間、護(hù)欄與障礙物之間以及護(hù)欄與變坡點(diǎn)之間的距離。事實(shí)上，對(duì)于行車安全而言，護(hù)欄本身也屬于路側(cè)障礙物。為了避免護(hù)欄對(duì)行車造成影響，應(yīng)該將護(hù)欄設(shè)置在避讓線以外，并且根據(jù)不同的車速，護(hù)欄與避讓線之間的距離也有所不同(見表1)。

值得一提的是，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，護(hù)欄與車道之間的橫距設(shè)計(jì)也應(yīng)該考慮到實(shí)際條件。不能只考慮增加護(hù)欄與車道之間的距離，也要考慮護(hù)欄與被防護(hù)障礙物之間的距離，要為護(hù)欄提供足夠的變形空間，以保證護(hù)欄充分發(fā)揮其防護(hù)作用。尤其當(dāng)被防護(hù)的障礙物是剛性物體的情況下，更應(yīng)該考慮其與護(hù)欄之間的距離，以免車輛將護(hù)欄撞變形后由于護(hù)欄變形空間小而又與剛性物體相撞，造成較大的傷亡損失。在邊坡處也同樣需要考慮到護(hù)欄的變形空間(見圖1)。

圖1 護(hù)欄橫向設(shè)置的位置示意圖

2.2 護(hù)欄的變形量

如上所述，護(hù)欄在受到撞擊后產(chǎn)生的變形量是護(hù)欄設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素之一。如果護(hù)欄的防護(hù)對(duì)象是橋墩或混凝土桿狀等剛性物體，則所設(shè)計(jì)的護(hù)欄在被車輛撞擊后發(fā)生的變形量應(yīng)當(dāng)小于護(hù)欄與物體之間的距離。只有這樣，才能避免車輛撞擊到護(hù)欄后再次撞擊物體。若受地形限制，無(wú)法擴(kuò)大兩者之間的距離，則可以通過加密護(hù)欄立柱等其他處理方式來(lái)提高護(hù)欄剛性，減小其變形量。目前我國(guó)關(guān)于防撞等級(jí)護(hù)欄最大動(dòng)態(tài)變形量的相關(guān)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2.3 地形條件

在行車過程中，若車輛因故撞擊護(hù)欄，只有撞擊時(shí)車輛未發(fā)生側(cè)翻、懸掛系統(tǒng)未發(fā)生太大變形時(shí)，護(hù)欄才能發(fā)揮最大防護(hù)作用。這就需要在設(shè)計(jì)護(hù)欄時(shí)，考慮行車道與護(hù)欄之間的地形條件這一關(guān)鍵因素，因?yàn)槠鋾?huì)對(duì)護(hù)欄碰撞性能產(chǎn)生很大的影響。主要應(yīng)考慮路緣石和邊坡坡度兩方面：

2.3.1 路緣石

若行車道與護(hù)欄之間有路緣石，車輛在失控后撞向護(hù)欄的過程中，其運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)與車輛尺寸、懸掛系統(tǒng)、撞擊速度與角度、路緣石的高度與形狀等因素有極大關(guān)聯(lián)，在分析護(hù)欄的防護(hù)作用時(shí)，應(yīng)該充分考慮到車速及其撞擊護(hù)欄后產(chǎn)生的后果，通常時(shí)速高的路段都不建議設(shè)置路緣石，尤其不建議將路緣石和護(hù)欄一起使用。但是若必須要兩者共同使用，則在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)要求路緣石高度<100 mm，若超出100 mm，則要適當(dāng)提高護(hù)欄的剛度。要求路緣石與護(hù)欄面齊平或位于護(hù)欄面之后；路緣石與混凝土護(hù)欄聯(lián)合使用應(yīng)盡量避免，尤其是路緣石在具有一定斜坡的混凝土護(hù)欄前使用；如果準(zhǔn)備大量采用某種路緣石護(hù)欄組合結(jié)構(gòu)，就需要進(jìn)行實(shí)車碰撞試驗(yàn)來(lái)評(píng)估路緣石護(hù)欄組合應(yīng)用情況下的護(hù)欄安全性能。

2.3.2 邊坡坡度

在高速公路護(hù)欄設(shè)計(jì)方案形成后，一般需要進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性。但目前多是在水平地形條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)方案測(cè)試，而在實(shí)際的高速公路中，護(hù)欄可能會(huì)被設(shè)置在有坡度的地形條件下，這樣就產(chǎn)生測(cè)試結(jié)果誤差。尤其是當(dāng)坡度超過1∶10時(shí)，一旦車輛失控撞向護(hù)欄，則極易導(dǎo)致車輛跨過護(hù)欄，或者碰撞點(diǎn)非常低，使得護(hù)欄失去原本的防護(hù)作用。另外，護(hù)欄橫梁可以實(shí)現(xiàn)向后彎曲，當(dāng)車輛撞擊到護(hù)欄上后，這個(gè)彎曲度會(huì)相當(dāng)于一個(gè)斜坡，導(dǎo)致車輛越過護(hù)欄，同樣可以使護(hù)欄失去防護(hù)作用。對(duì)此，在設(shè)計(jì)護(hù)欄時(shí)，應(yīng)該設(shè)置在坡度不超過1∶10的邊坡上。如果坡度超過1∶6，則設(shè)置護(hù)欄就沒有太大意義，若必須要設(shè)置，也可以通過增大預(yù)留側(cè)向空間余量的方式來(lái)增大護(hù)欄防護(hù)作用。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，高速公路的安全設(shè)施設(shè)計(jì)并不是簡(jiǎn)單的將交通標(biāo)志立在路邊，也不是隨意劃分導(dǎo)流標(biāo)線，而是應(yīng)當(dāng)充分考慮到影響行車安全的各個(gè)關(guān)鍵因素，并通過安全設(shè)施來(lái)將這些信息反饋給駕駛員，從而最大程度地發(fā)揮安全設(shè)施的安全保障作用。因此，在設(shè)計(jì)安全設(shè)施時(shí)，應(yīng)該結(jié)合路線的實(shí)際情況和公路工程條件，不斷對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化處理，提高高速公路安全設(shè)施設(shè)計(jì)水平。