罗林平 舒俊 王航 梁静云 梁耀

摘 要：某汽车试验场新建了商用车高速环道，用于55吨及以下轮式商用车辆道路试验。为了保障该特种道路正常安全地运行，需进行安全防护设计，其中就包含了安全护栏的设计。我们参考现行公路规范标准和国内已投入使用的同类型特种道路安全护栏结构形式，结合特种道路的用途和参数、现场所处的周边环境、汽车试验场以往事故发生原因等进行针对性的优化、加严、创新，完成了商用车高速环道的安全护栏设计并予以实施。

关键词：汽车试验场；商用车高速环道；安全护栏；安全护栏设计

中图分类号：U467.5      文獻标志码：A      文章编号：1005-2550（2023）06-0071-06

Safety Guardrail Design for Commercial Vehicle High Speed Track in an Automotive Proving Ground

LUO Lin-ping1， SHU Jun1， WANG Hang2， LIANG Jing-yun1， LIANG Yao2

（1.National Automobile Quality Inspection and Test Center （Xiangyang）， Xiangyang 441004， China; 2.Dongfeng Design Institute Co.， Ltd， Xiangyang 441004， China）

Abstract： A new high speed track for commercial vehicles has been built in an automotive proving ground for the road test of wheeled commercial vehicles of 55 tons and below. In order to ensure the normal and safe operation of the special road， it is necessary to carry out safety protection design， which includes the design of safety guardrail. Referred to the current highway standards and the safety guardrail structural of the same type special roads that have been put into use in China， and combined with the usage and parameter of the special road， the surrounding environment of the site， and the causes of past accidents in the automotive proving ground， stringent and targeted measures of innovation and optimization were carried out to complete the design and implementation of the safety guardrail of the high speed track for commercial vehicles.

Key Words： Automotive Proving Ground; Commercial Vehicle High Speed Track; Safety Guardrail; Safety Guardrail Design

1   引言

某汽车试验场新建了商用车高速环道，用于55吨及以下轮式商用车辆道路试验。为了保障该特种道路正常安全地运行，需进行安全防护设计，配置特种道路交通安全和管理设施，如交通标志、标线及安全护栏等。

中国工程建设标准化协会发布的《T/CECS G：T10-2018汽车试验场特种道路设计与施工技术规程》自2019年5月1日起施行，是目前唯一专门用于汽车试验场特种道路的设计、施工、检测与质量验收技术规程，其中关于高速环道安全护栏有如下规定：

1）高速环道在两侧无安全净区时应设置护栏，安全净区最小宽度2.0m。

2）高速环道曲线段外侧必须设置护栏，护栏拼接方向应与行车方向一致。

3）护栏等级应与试验车速、试验汽车质量、碰撞角度、路侧的危险程度相匹配。碰撞能量等级、护栏等级及选择依据可参考现行《公路护栏安全性能评价标准》（JTG B05-01） 和《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81）。

2   商用车高速环道简介

商用车高速环道是沥青混凝土路面，平面线形是四段直线段和四段曲线段（圆曲线+缓和曲线）组成的闭合环道，全长5569米，可参考图1所示的商用车高速环道平面图。道路直线段路宽8～32米，直线段设计车速120km/h，曲线段路宽12.5米，曲线段设计车速80km/h，东南弯、东北弯、西北弯圆曲线半径均为135米，西南弯圆曲线半径为107米，缓和曲线类型为麦克康奈尔曲线。

商用车高速环道两车道并列，外侧车道宽4米，内侧车道宽3.75米，外侧车道设计平衡车速80km/h，内侧车道设计平衡车速50km/h，顺时针单向行驶，交通辆约200辆/日，可开展的道路试验包括耐久性试验、高速行驶试验、高速行驶平顺性试验、操纵稳定性试验、制动性能试验、最高车速试验、热负荷特性试验、燃料耗量试验、轮胎性能试验、商用车队智能网联编组试验等。

商用车高速环道建设地址紧邻已有试验场地，其形成的闭合环道内部包含多条特种道路，外部西邻已有高速环道东侧直线段，南邻某高层住宅区外围通行道路，东侧为社会道路，北侧为城市绿廊，汽车试验场进场路以涵洞方式排布于西南弯下方。

3    安全护栏设计

商用车高速环道不同于常规高速公路和一级公路，其试验车辆具有特殊性。试验车辆通过道路试验来对车辆及其零部件进行考核，一般车辆数量较少，应避免发生严重事故导致车辆损毁，所以安全护栏设计虽可参考却不可局限于现行公路规范标准，应参考国内已投入使用的同类型特种道路安全护栏结构形式，结合特种道路的用途和参数、现场所处的周边环境、汽车试验场以往事故发生原因等进行针对性的优化、加严、创新。

3.1   现状分析

公路护栏是一种纵向吸能结构，通过自体变形或车辆爬高来吸收碰撞能量，从而改变车辆行驶方向、阻止车辆越出路外或进入对向车道、最大限度地减少对乘员的伤害。根据碰撞后的变形程度，护栏可分为刚性护栏、半刚性护栏和柔性护栏，其主要代表形式分别为混凝土护栏、波形梁护栏和缆索护栏。国内已投入使用的部分高速环道安全护栏如下图2所示，均选用了波形梁护栏。

波形梁护栏通过车辆与地面之间的摩擦、车辆与护栏之间的摩擦以及车辆、地基和护栏本身一定量的弹塑性变形（主要是护栏系统的变形）来吸收碰撞能量，延长碰撞过程的作用时间来降低车辆速度，并迫使失控车辆改变行驶方向，回复到正常的行驶方向，从而确保乘员安全和减少车辆损坏。波形梁护栏具有一定的刚度和韧性，损坏部件容易更换，具有一定的视线诱导作用，外形美观，应用最广泛。

3.2  设计方案

特种道路交通安全和管理设施设计方案应根据试验需求、试验汽车设计速度、安全防护等级来确定。原则上尽可能以缓冲区/安全净区代替安全护栏，以柔性防护设施代替刚性防护设施[1]。商用车高速环道参考国内已投入使用的同类型特种道路安全护栏结构形式选用波形梁护栏。波形梁护栏是半刚性护栏的主要代表形式，路侧常用的波形梁护栏主要有一至八（代码分别为C、B、A、SB、SA、SS、HB、HA）等八个等级[2]。

商用车高速环道最高设计平衡车速为80km/h，一旦发生事故，严重程度为高级，路侧护栏应选择防护等级五（SA）级[3]。五（SA）级路侧波形梁护栏横截面布置图如下图3所示，地面以上高度1.3米，护栏的埋深1.65米，安装一层三波形梁。

商用车高速环道上最大总质量55吨的大型货车重心高度为1.92米[4]，在某些高差较大或较为危险的路段，当车辆撞击护栏并侧翻攀越后会造成严重后果，如坠落至高差以下或撞到其它车辆等，带来二次伤害，那么这些路段为了尽可能阻止商用车撞击护栏时由于重心过高造成的侧翻攀越，需考虑加高护栏至高于1.92米，并在护栏内侧加挂柔性防护设施，进行综合防护。

3.2.1 直线段

商用车高速环道直线段选用波形梁护栏，常规SA级波形梁护栏地面以上高度1.3米，无法阻挡重心高度可达1.92米的试验车辆越出护栏，所以根据四段直线段所处的周边环境不同及其与周围试验道路设施的位置关系有选择性地进行优化、加严。

1）西直线段内侧地势低于其包围的特种道路且有足够的安全净区，所以不设置安全护栏。

2）西直线段外侧紧邻已有高速环道东侧直线段且高出0.5～1.7米，该已有高速环道为商用车和乘用车混用特种道路，最高安全车速达210km/h，且两者之间为相向行驶，所以优化设置2m高SA级波形梁护栏，并在波形梁护栏内侧加严增加柔性防护设施轮胎墙。

3）南直线段内侧为连接路，连接路上车辆行驶速度低，所以常规设置SA级波形梁护栏。

4）南直线段外侧比某高层住宅区外围通行道路高出3.7～5米，所以优化设置2m高SA级波形梁护栏，同时预留未来施工隧道的空间（隧道可为某高层住宅区隔声降噪，也是未来的试验场景）。

5）北直线段、东直线段均位于洼地，地势低于其周围，车辆越出护栏后面临爬坡，危险性相对较小，所以内侧按需常规设置SA级波形梁护栏、外侧常规设置SA级波形梁护栏。

2m高SA级波形梁护栏相比于SA级波形梁护栏，地面以上高度由1.3米增加至2米，需同时增加一层三波形梁（上下两层三波形梁增大了车辆碰撞时与护栏的接触面积），并同步加大护栏埋深以增大抗傾覆力和力臂。

3.2.2  曲线段

商用车高速环道曲线段设置了圆曲线与缓和曲线，缓和曲线采用麦克康奈尔（McConnell）曲线，不同于常规高速公路和一级公路，国内外尚无统一的标准规范要求。汽车试验场以往事故发生原因集中在超速行驶、违规行驶、疲劳驾驶等，在曲线段可能导致极端严重后果，所以商用车高速环道曲线段安全护栏设计在选用波形梁护栏的同时引入了旋转式防撞护栏。

旋转式防撞护栏是一种使用旋转桶作为主要接触介质的半刚性护栏，其旋转桶可在撞击力作用下旋转，进而带动车辆完成转向回复。浙江省地方标准《DB33∕T 888-2020 旋转式防撞护栏设置规范》规定：需加强护栏导向性能、缓冲性能、诱导性能的路段，宜设置旋转式防撞护栏；旋转式防撞护栏可用作小桥、通道、明涵的桥梁护栏；设计速度为80km/h的情况下若圆曲线半径小于400米时，宜在圆曲线路段设置旋转式防撞护栏[5]。该标准上的旋转式防撞护栏地面以上高度有0.75米、0.96米、1.24米，我们根据四段曲线段所处的周边环境不同有选择性地进行优化、加严、创新。

1）东南弯、东北弯、西北弯内侧常规设置SA级波形梁护栏。

2）西南弯内侧优化设置2米高度旋转式防撞护栏，并在涵洞上方的2米高度旋转式防撞护栏内侧加严增加柔性防护设施轮胎墙，轮胎墙内侧再加严增加安全缓冲区。三种防护措施渐进式依次消能，最大程度上降低试验车辆与试验人员的损伤。

所有曲线段外侧优化设置1.47米高度旋转式防撞护栏，上部弯曲以保持与特种道路路面垂直。

3）曲线段外侧护栏高度1.47米是考虑了商用车高速环道的试验车型、驾驶员开车的舒适感（不能压缩安全带的净宽）而最终确定。1.47米高度旋转式防撞护栏（上部弯曲）相比于标准上1.24米高度旋转式防撞护栏，地面以上高度由1.24米增加至1.47米，需同步调整双旋转桶的安装高度，并同步加大护栏的埋深1.24米至1.65米以增大护栏的抗倾覆力及力臂，抵抗更大的冲击能。

2米高度旋转式防撞护栏相比于标准上1.24米高度旋转式防撞护栏，地面以上高度由1.24米增加至2米，需同步增加一层旋转桶以增大车辆碰撞时与护栏的接触面积，并同步加大护栏的埋深1.24米至1.816米以增大护栏的抗倾覆力及力臂，抵抗更大的冲击能。其与SA级波形梁护栏过渡的构造示意图如下图4所示。

4   安全护栏实施

商用车高速环道的曲线段外侧布置了1.47米高度旋转式防撞护栏总计1242米，西南弯内侧布置了2米高度旋转式防撞护栏总计260米，西直线段、南直线段外侧高差较大位置布置了2m高SA级波形梁护栏总计2447米，其余位置布置了SA级波形梁护栏总计3678米。西直线段外侧布置的2m高SA级波形梁护栏内侧柔性防护设施轮胎墙和西南弯内侧2米高度旋转式防撞护栏内侧柔性防护设施轮胎墙正在实施中。

商用车高速环道的直线段安全护栏实施效果如下图5所示：

商用车高速环道的曲线段安全护栏实施效果如下图6所示：

5    结语

本次安全护栏设计和实施将旋转式防撞护栏引入了汽车试验场商用车高速环道此类型特种道路的防护设施中，是具备新颖性的实践；同时在现有标准尺寸的SA级波形梁护栏和旋转式防撞护栏基础上进行了整体加高和结构优化调整，是理论联系实际的创新。

参考文献：

[1]T/CECS G：T10-2018，汽车试验场特种道路设计与施工技术规程[S].

[2]JTG/T D81-2017，公路交通安全設施设计细则[S].

[3]JTG D81-2017，公路交通安全设施设计规范[S].

[4]JTG B05-01-2013，公路护栏安全性能评价标准[S].

[5]DB33/T 888-2020，旋转式防撞护栏设置规范[S].

专家推荐语

闫仕军

泛亚汽车技术中心有限公司

总监  高级工程师

在某商用车高速环道的安全护栏设计中，基于标准尺寸的SA级波形梁护栏和旋转式防撞护栏进行了整体加高和结构优化调整，起到了较好的防护作用，具备一定的新颖性和推广价值。