高速公路穿越村镇路段安全性分析及处置措施

李江海

(石家庄市京昆石太管理处，石家庄 050073)

0 引言

随着我国高速公路建设事业的不断发展，高速公路不可避免地要穿越村庄、城镇等居民生活区，由于各方面条件的限制，居民区无法无限地远离高速公路，而一旦靠近公路，除受到来自高速公路的噪声、污染等影响外，交通安全的影响更为至关重要，一旦行人或其他非机动车辆进入高速公路或者高速公路车辆冲出路外，就有可能发生极为严重的事故，因此在穿村镇路段的安全性评价阶段，需要从多方面进行综合评定.

公路穿村镇路段的安全评价首先是依据文献［1-2］对穿越段公路的路线、路基路面、桥梁、互通等进行综合评价，在综合评价满足相关要求的前提下需要对重点危险路段进行路侧安全影响评价，评价后存在安全隐患的路段，应从设计上采取必要的控制措施，例如增设安全设施，变更设计等.

经与设计、咨询单位沟通以及图纸分析，最终得出京昆高速石家庄至冀晋界段共有6处重要的穿村镇路段.

1 运行速度分析

运行速度按照行标确定［1］.该方法首先根据道路曲线半径和纵坡坡度的大小将整条路线划分为直线段、纵坡段、平曲线段和弯坡组合段等5个分析单元，在任选的一个方向上进行运行速度测算时，首先定出本路段的初始运行速度v0，然后根据所划分的路段类型，分别进行运行速度的测算.划分路段后，依据文献［1］中“附录 B(1)运行速度技术方法(一)”对本项目各穿村段运行速度进行计算，结果如表1所示.

表1 各穿村点运行速度分析

2 穿村路段安全性评价

2.1 路基段安全评价

主要包括K30+100—K30+600太原方向、K33+080—K33+200太原方向和K35+450—K35+330石家庄方向路段.该路段的穿村路段主要是高填方路段或挡墙路段.该部分路段设计速度为100 km/h，道路线形较好，小客车在此路段的运行速度为120 km/h，大货车在此路段的运行速度约为75 km/h，此路段车辆可能发生的重大或特大事故主要是车辆冲出路外影响到民房和居民安全(图1).车辆侧倾产生的遗撒等问题，由于受到路侧边沟和边坡的阻拦，对路侧民居影响不大.

图1 高速公路靠近民房

2.2 桥梁段安全评价

主要包括南石门大桥石家庄方向，库隆峰2号桥太原方向以及大理岩桥3处路段，该路段桥外侧不但有民房，还有陕京天然气管道与之并行，一旦有车辆坠入桥下，可能引发极为严重的二次事故.

与路基段不同，桥梁段在设计时无需考虑桥外侧的公路用地等要求，如果穿村路段安全距离过小，民房处于离桥侧垂直和较近的位置，容易对桥下或附近居民的安全造成威胁.其中，南石门大桥还穿越了河流路段，虽然此河流为非饮用水区域，如有运载有毒物质的车辆翻越护栏进入水中或直接产生遗撒，有毒物质沿河流会以更快的速度污染地下水，势必对当地居民的生产生活带来严重后果.

1)车辆直接冲出桥外事故

车辆一旦直接冲出桥外，会直接对桥下或桥侧附近民房造成伤害.

图2 车辆直接冲出桥外

2)车辆遗撒或抛物

车辆在与护栏发生碰撞时，有时虽然护栏能阻挡车辆使其不发生穿越、翻越，但车辆上的货物可能由于车辆的侧倾而发生遗撒、抛落等现象.

3 处置措施

3.1 路基段

穿村路段应加大车辆的速度控制措施，例如设置限速标志、设置减速标线等.

图3 车辆碰撞护栏后遗撒

护栏作为事故发生时的最后一道屏障，应在尽量保障事故车辆安全和不发生重特大二次事故的前提下合理设置.

根据车辆运行时的速度以及事故发生时的碰撞角度(20°)，大型车中集装箱货车和大型货车占比较大，小型车主要是小客车为主，要满足85%的安全防护需求，必须同时考虑小客车和大货车以及大客车(乘员数较多)，由于大型货车和集装箱货车以运煤车辆为主，根据运行速度计算，路基主线段的大货车运行速度为75 km/h，而根据货车的运输效率计算，重型货车的平均实载吨位为14.5 t，而大型货车的自质量一般为7～12 t，因此车辆总质量在21.5～26.5 t，而碰撞速度一般取运行速度的0.8倍，按照此计算，此路段采用的护栏防撞等级宜为SS级，考虑到路侧安全净空区的缓冲作用，建议路侧护栏的防撞等级不低于SA级.

对于南防口互通入口匝道路段，运行速度最高为55 km/h，路侧护栏防撞等级宜为SA级，考虑到路侧安全净空区的缓冲作用及作为入口匝道，车辆与护栏的碰撞角度一般较小，建议设置护栏的防撞等级不低于SB级.

在一些低填方的穿村路段，如果按照设计规范要求无需设置护栏，考虑到可能对周围民居或居民人身安全存在的安全隐患，应设置具有防撞能力的防撞护栏.

此外，对于穿村的重点路段，如影响到村民的出行，应在高速公路上设置涵洞，并加大管理、宣传力度，避免村民破坏隔离栅穿越高速的现象发生.同时增强高速公路沿线村庄交通安全宣传工作的持续性和系统性.

3.2 桥梁段

本项目沿线穿越村庄，且跨越河流，一旦发生车辆翻越护栏的事故，不但容易造成二次重大事故，还有可能影响当地居民的正常生活，根据设计规范规定，有必要对本路段的防撞护栏进行特殊设计.

1)防止车辆穿越或翻越

按照我国2013年12月1日颁布实施的《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013)中提供的护栏防撞等级，本项目护栏可采用SS以上级护栏结构形式，由于我国目前超过SS级防撞能力的护栏形式较少，且为防止车辆穿越护栏，护栏高度一般需要较高(一般需要1.4 m以上，大型货车载货后及大型客车重心高度1.2 m以上)，因此建议采用混凝土护栏或者组合式护栏.

F型混凝土护栏高度应不低于1.3 m，该护栏结构的优点是造价低，养护便利，但在护栏高度较高时，影响景观效果;

采用组合式护栏时，护栏高度应不低于1.4 m，该护栏结结构的优点是护栏防撞能力高，并已通过实车碰撞试验验证，景观效果好，但造价相对较高，且上部横梁一旦被车辆碰撞，维修养护难度较大.

2)防止散落物

在穿越村镇路段，公路路侧需要设置声屏障，因此建议使声屏障能兼备防抛网的功能［7］.

如果在有些路段无需设置声屏障，则必须增加防抛网.

极端情况下，考虑到有些散落物或者车辆本身可能会越过声屏障或穿越护栏散落到桥下，假设事故发生时的车辆碰撞角度为20°，大型车辆碰撞速度60 km/h［3］，本项目中桥梁高度 0 ～57 m 不等，以最不利的57 m计算(大理岩桥)，增加护栏和声屏障高度(3.5 m)，图4中，S1为物体抛撒的水平距离，S2、S3为物体抛撒与公路的路侧的横向水脾功能距离.

根据物体散落的抛物线计算公式，

求得散落物的抛撒水平距离为

则散落物离桥梁边缘的垂直距离(不考虑桥梁曲线半径)为

考虑车辆车厢垂直碰撞护栏时(图4)，货物的抛撒距离

图4 散落物运行轨迹示意图

为防止车辆遗撒物飞溅到民房区域，建议民房与桥梁外侧的距离不小于20 m，各穿村路段具体的抛撒距离见表2.

表2 各穿村路段桥梁下货物最大抛撒距离

4 结论及建议

本文根据运行速度分析结果，各穿村路段的运行速度基本保持一致，形成总体评价结论:

1)根据车辆运行速度分析，大型车(包括大型货车和大型客车)在此路段碰撞产生的能量计算为:E=mv2/2=406 kJ，其中 v=v0sinθ.其中，大型车质量m取为25 t，根据工可报告中集装箱车实载吨数以及集装箱车自质量分析取得(客车质量低于大型货车).根据碰撞能量计算，得出相应的护栏防护等级为:SA级.

2)穿村镇路段车辆冲出桥外会发生二次重特大事故，考虑到超速和超载等情况，有必要加强护栏设计，护栏防护等级应不低于SS级.

3)考虑到车辆侧倾带来的遗撒、抛落等现象，应设置相应的设施以阻挡或缓冲撒落物.

4)注意桥梁外侧的民房与桥梁外侧的垂直距离应尽量避免桥梁上车辆遗撒物飞溅到民房.

5)对于跨越水区的路段，如果是重要饮用水源地或者自然保护区等，除增加相应的设施阻挡撒落物以外，还应加强桥梁的排水功能，以防止液体有害物质直接排入水中污染水源.

6)建议将高速公路路外安全区域内的民房等建筑设施进行拆迁，并禁止从事其他生活活动.

上述措施在设计阶段实施困难并不大，但可以消除高速公路穿村镇路段的多数安全隐患，本文提供的评价方法和处置措施可以为我国其他在建高速公路或新建高速公路提供重要的技术参考.

［1］中华人民共和国交通部.JTG/T B05—2004，公路项目安全性评价指南［S］.北京:人民交通北版社，2004.

［2］中华人民共和国交通部.JTG D80—2006，高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范［S］.北京:人民交通出版社，2006.

［3］中华人民共和国交通部.JTG B05-01—2013，公路护栏安全性能评价标准［S］.北京:人民交通出版社，2013.

［4］何勇，唐琤琤.道路交通安全技术［M］.北京:人民交通出版社，2008:155-160

［5］交通部公路安全保障工程技术组.公路安全保障工程实施技术指南［M］.北京:人民交通出版社，2012:29-44.

［6］闫书明，惠斌.基于碰撞分析的特高防撞等级桥梁护栏安全评价［J］.特种结构，2010，27(1):66-70.