公路护栏安全性能评价标准 [附条文说明] JTGB05-01-2013

中华人民共和国行业标准

公路护栏安全性能评价标准

Standard for Safety Performance Evaluation of Highway Barriers

JTG B05-01-2013

主编单位：北京深华达交通工程检测有限公司

批准部门：中华人民共和国交通运输部

实施日期：2013年12月01日

中华人民共和国交通运输部公告 

2013年第67号

交通运输部关于发布《公路护栏安全性能评价标准》的公告

    现发布《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)，作为公路工程行业标准，自2013年12月1日起施行，原《高速公路护栏安全性能评价标准》(JTG／T F83-01-2004)同时废止。

    《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)的管理权和解释权归交通运输部，日常解释和管理工作由主编单位北京深华达交通工程检测有限公司负责。

    请各有关单位注意在实践中总结经验，将发现的问题和修改建议及时函告北京深华达交通工程检测有限公司(地址：北京市丰台区科学城海鹰路一号院三号楼，邮政编码：100070)，以便修订时研用。

特此公告。

中华人民共和国交通运输部

2013年10月31日

前言

    根据交通运输部厅公路字[2008]147号文《关于下达2008年度公路工程标准制修订项目计划的通知》的要求，由北京深华达交通工程检测有限公司承担对《高速公路护栏安全性能评价标准》(JTG／T F83-01-2004)(以下简称“原标准”)的修订工作。

    本次修订工作总结了我国近年来公路护栏运用、科研与实车足尺碰撞试验的经验，充分吸收借鉴了国外公路护栏相关标准与先进技术，按照“以人为本”的指导原则，对原标准进行了全面修订。

    本标准包括5章和2个附录，即：1总则、2术语、3防护等级、4安全性能评价指标、5实车足尺碰撞试验、附录A公路护栏安全性能评价报告、附录B车辆重心处加速度间接测试方法。

    本次修订的主要内容包括：

    1．适用范围由原标准的适用于高速公路护栏标准段扩大到适用于各等级公路的护栏标准段、护栏过渡段、中央分隔带开口护栏以及护栏端头和防撞垫。

    2．新增了护栏过渡段、中央分隔带开口护栏、护栏端头和防撞垫的防护等级，增设了设计防护能量为40kJ、640kJ和760kJ的三个公路护栏防护等级。

    3．对安全性能评价指标进行了修订。采用乘员碰撞速度和乘员碰撞后加速度两项指标评价公路护栏缓冲功能；采用导向驶出框评价公路护栏导向功能；取消护栏最大横向动态变形值限值规定，改为记录公路护栏变形相关性能指标。

    4．完善了实车足尺碰撞试验方法，明确规定每种防护等级的护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏均应采用小型客车、大中型客车(包括特大型客车)和大中型货车三种碰撞车型进行实车足尺碰撞试验。 

    5．规定了实车足尺碰撞试验车辆整备质量、几何尺寸、重心位置等主要技术参数要求。

    本标准由贾日学和罗满良负责起草第1章，由汤文杰、汪双杰和李春杰负责起草第2章，由彭立负责起草第3章，由贾宁和闫书明负责起草第4章和附录，由高水德、侯德藻和李勇负责起草第5章。

    请各有关单位在执行过程中，将发现的问题和意见，函告本标准日常管理组，联系人：贾宁(地址：北京市丰台区科学城海鹰路一号院三号楼，邮编：100070，电话及传真：010-63771430，电子邮箱：jiaotong2007@126．com)，以便修订时参考。

    主编单位：北京深华达交通工程检测有限公司

    参编单位：北京中路安交通科技有限公司

              中交第一公路勘察设计研究院有限公司

              交通运输部公路科学研究院

              河北省交通规划设计院

              湖南省交通规划勘察设计院

    主编：贾日学

    主要参编人员：汤文杰  汪双杰  贾宁  高水德 闫书明  罗满良  侯德藻  李勇 彭立  李春杰

1  总则

1．0．1  为统一公路护栏安全性能评价标准和检测方法，制定本标准。

1．0．2  本标准适用于公路护栏的护栏标准段、护栏过渡段、中央分隔带开口护栏以及护栏端头和防撞垫的安全性能评价。

1．0．3  公路护栏安全性能应采用实车足尺碰撞试验进行评价。

1．0．4  公路护栏安全性能评价除应符合本标准的规定外，尚应符合国家和行业现行有关标准的规定。

2  术语

2．0．1  公路护栏  highway barriers

    设置于公路行车道外侧或中央分隔带的一种带状吸能结构，车辆碰撞时通过自体变形或车辆爬升吸收碰撞能量，从而降低乘员的伤害程度。

2．0．2  护栏标准段  standard sections of highway barriers

    断面结构形式保持不变并在一定长度范围内连续设置的公路护栏结构段。

2．0．3  护栏过渡段  transition sections of highway barriers

    设置于两种不同结构形式或不同防护等级的公路护栏之间、连接平顺、结构刚度平稳过渡的公路护栏结构段。

2．0．4  中央分隔带开口护栏  highway barriers of median opening

    设置于中央分隔带开口处、具有开启功能的公路护栏结构段。

2．0．5  护栏端头  terminals of highway barriers

    设置于护栏标准段起始端或结束端的一种吸能结构。

2．0．6  防撞垫  crash cushions

    设置于公路交通分流处或障碍物前端的一种吸能结构，车辆碰撞时通过自体变形吸收碰撞能量，从而降低乘员的伤害程度。

2．0．7  可导向防撞垫  redirective crash cushions

    具备侧碰导向功能的防撞垫。

2．0．8  非导向防撞垫  non-redirective crash cushions

    不具备侧碰导向功能的防撞垫。

2．0．9  公路护栏安全性能  safety performance of highway barriers

    公路护栏所具有的对碰撞车辆的阻挡功能、缓冲功能和导向功能。

2．0．10  阻挡功能  containment  performance

    公路护栏阻挡碰撞车辆穿越、翻越和骑跨的能力。

2．0．11  缓冲功能  buffering  performance

    公路护栏降低对碰撞车辆和车内乘员冲击程度的能力。

2．0．12  导向功能  redirective  performance

    公路护栏使碰撞车辆向行车方向顺利导出并恢复运行状态的能力。

2．0．13  公路护栏防护等级  protection  level of highway  barriers

    按照设计防护能量或设计防护速度对公路护栏安全性能划分的等级。

2．0．14  设计防护能量  design  protection  energy

    护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏能够安全防护的车辆最大碰撞能量。

2．0．15  设计防护速度  design  protection  velocity

    护栏端头和防撞垫能够安全防护的小型客车最大碰撞速度。

2．0．16  碰撞车型  impact vehicle type

    用于实车足尺碰撞试验的试验车辆类型。

2．0．17  试验碰撞条件  impact  test conditions

    实车足尺碰撞试验时，对于试验护栏所采用的碰撞车型、车辆总质量、碰撞速度和碰撞角度的组合。

2．0．18  实车足尺碰撞试验  full-scale  impact test with real vehicle

    按照规定的试验碰撞条件采用试验车辆对1：1比例的试验护栏进行碰撞试验，根据检测的试验数据评价试验护栏安全性能的试验方法。

2．0．19  碰撞点  impact point

    实车足尺碰撞试验时，试验护栏上最先被车辆碰撞处的地面投影点。

2．0．20  驶离点 exit point

    实车足尺碰撞试验时，车辆首次碰撞试验护栏的轮迹与试验护栏碰撞前迎撞面最内边缘的地面投影线最后相交的点。

2．0．21  碰撞速度 impact velocity

    试验车辆在碰撞点前6m处的行驶速度。

2．0．22  碰撞角度  impact angle

    对于护栏标准段、护栏过渡段、中央分隔带开口护栏和防撞垫，碰撞角度是指车辆碰撞试验护栏初始瞬间，车辆纵向中心线与试验护栏纵轴线间的夹角；对于护栏端头，碰撞角度是指车辆碰撞护栏端头初始瞬间，车辆纵向中心线与护栏端头连接的护栏标准段纵轴线间的夹角。

2．0．23  导向驶出框  redirective exit box

    为评价试验护栏导向功能，对车辆碰撞试验护栏后的运行轮迹所规定的安全范围。

2．0．24  乘员碰撞速度  (OIV) occupant impact velocity

    实车足尺碰撞试验时，小型客车碰撞试验护栏过程中，假想的乘员头部与乘员舱内部碰撞的瞬时相对速度。

2．0．25  乘员碰撞后加速度 (ORA) occupant ridedown acceleration

    实车足尺碰撞试验时，小型客车碰撞试验护栏过程中，假想的乘员头部与乘员舱内部碰撞后，假想的乘员头部与车辆共同经受的车辆重心处加速度10ms间隔平均值的最大值。

2．0．26  护栏最大横向动态变形值 (D) maximum dynamic lateral deflection of highway barri-ers

    车辆碰撞试验护栏过程中，试验护栏变形后迎撞面相对于其初始位置的最大横向水平位移。

2．0．27  护栏最大横向动态位移外延值 (W) maximum dynamic  widening distance of lateral deflection of highway barriers

    车辆碰撞试验护栏过程中，试验护栏变形后最外边缘相对于试验护栏碰撞前最内边缘的最大横向水平距离。

2．0．28  车辆最大动态外倾值 (VI) maximum  dynamic vehicle incline-out distance

    大中型车辆(包括特大型客车)碰撞试验护栏过程中外倾时，车辆最外边缘相对于试验护栏碰撞前最内边缘的最大横向水平距离。

2．0．29  车辆最大动态外倾当量值 (VIn) normalized maximum dynamic vehicle incline-ont distance

    实车足尺碰撞试验测出的车辆最大动态外倾值(VI)按照车辆总高4．2m换算后的车辆最大动态外倾值。

3  防护等级

3．0．1  护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏的防护等级按设计防护能量划分为八级，见表3．0．1。

表3．0．1  护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏的防护等级

3．0．2  护栏端头和防撞垫的防护等级按设计防护速度划分为三级，见表3．0．2。

表3．0．2  护栏端头和防撞垫的防护等级

附录A  公路护栏安全性能评价报告

A．1  公路护栏安全性能评价报告封面

A．2  公路护栏安全性能评价报告扉页(注意事项)

注意事项

    1．报告每页都应盖有检测专用章的骑缝章，否则视为无效；

    2．报告无主检、审核、批准人签字无效；

    3．报告涂改无效，复印件未加盖评价单位检测专用章无效；

    4．报告结果只对试验护栏有效。

A．3  公路护栏安全性能评价报告提纲

    1  概述

    试验依据、试验护栏形式、试验护栏名称及相应防护等级对应的试验碰撞条件等。

    2  试验护栏

    设计图纸、主要设计参数的详细记录(上部结构、下部基础、设置长度和端部锚固等)、材料性能试验报告以及试验护栏照片等。

    3  试验车辆

    车辆总质量、整备质量、几何尺寸、重心位置、轮胎气压和配载情况等技术参数以及试验车辆照片等。

    4  试验环境

    仪器型号、试验场地布置和气候环境(温度、湿度、风力、风向等)。

    5  测试结果

    1)试验碰撞条件

    碰撞速度、碰撞角度以及碰撞点位置的数据。

    2)测试指标与分析

    ①试验护栏的损坏情况和车辆轮迹的数据和照片

    ②试验护栏构件及其脱离件侵入车辆乘员舱情况的照片

    ③质量大于2kg的护栏端头脱离件和防撞垫脱离件的散落情况

    ④车辆轮迹越出导向驶出框瞬间的车辆重心处速度数据(护栏端头和防撞垫)

    ⑤小型客车车辆重心处加速度数据以及乘员碰撞速度和乘员碰撞后加速度的计算过程数据

    ⑥车辆碰撞试验护栏过程的视频数据

    ⑦护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏的护栏最大横向动态变形值、护栏最大横向动态位移外延值、车辆最大动态外倾值和车辆最大动态外倾当量值

    ⑧护栏端头和防撞垫的残余变形

    ⑨试验护栏端部锚固的受力变形情况 

    ⑩试验护栏脱离件的材质、尺寸、质量和散落位置

    ⑧车辆乘员舱变形的数据和照片

    6  试验结论

    1)试验有效性结论

    根据试验过程中是否出现本标准规定的导致无效试验的异常情况，给出试验有效性结论。

    2)安全性能评价结论

    根据阻挡功能、缓冲功能和导向功能评价指标的测试结果，给出试验护栏安全性能是否达到相应防护等级的结论。

A．4  公路护栏安全性能评价简表(表A．4-1～表A．4-3)

表A．4-1  护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏的评价简表

表A．4-2  护栏端头的评价简表

表A．4-3  防撞垫的评价简表

附录B  车辆重心处加速度间接测试方法

B．0．1  加速度传感器的安装(图B．0．1)应符合下列规定：

    1  加速度传感器1和加速度传感器2均应位于试验车辆的纵向中心线上，纵向间距不应小于60cm，竖向间距不应大于2cm。

    2  加速度传感器1距地面高度h1与试验车辆重心距地面高度H的偏差不应大于3cm。

图B．0．1  加速度传感器的安装

B．0．2  车辆重心处加速度应按式(B．0．2-1)和式(B．0．2-2)计算：

    式中：ax、ay——车辆重心处的纵向加速度和横向加速度；

          d1、d2——加速度传感器1和加速度传感器2在x轴的位置坐标(图B．0．1)，坐标原点为试验车辆重心，车辆行车方向为x轴正方向；

          ax1、ay2——加速度传感器1测试的纵向加速度和横向加速度；

          ax2、ay2——加速度传感器2测试的纵向加速度和横向加速度。

本标准用词用语说明

1  本标准执行严格程度的用词，采用下列写法：

    1)表示很严格，非这样做不可的用词，正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；

    2)表示严格，在正常情况下均应这样做的用词，正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；

    3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词，正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；

    4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词，采用“可”。

2  引用标准的用语采用下列写法：

    1)在标准总则中表述与相关标准的关系时，采用“除应符合本标准的规定外，尚应符合国家和行业现行有关标准的规定”。

    2)在标准条文及其他规定中，当引用的标准为国家标准或行业标准时，应表述为“应符合《××××××》(×××)的有关规定”。

    3)当引用本标准中的其他规定时，应表述为“应符合本标准第×章的有关规定”、“应符合本标准第×．×节的有关规定”、“应符合本标准第×．×．×条的有关规定”或“应按本标准第×．×．×条的有关规定执行”。

《公路护栏安全性能评价标准》

(JTG B05-01-2013)

条文说明

1  总则

1．0．1  公路护栏是对失控车辆进行安全防护的重要交通基础设施。本标准在总结国内外公路护栏研究和运用经验的基础上，对公路护栏安全性能评价标准和检测方法做出了统一规定。

1．0．3  车辆碰撞公路护栏过程是复杂的动力学过程，碰撞结果与公路护栏结构形式、车辆总质量、碰撞速度、碰撞角度、车辆重心高度以及车辆几何尺寸等诸多因素有关。国内外研究机构根据多年的经验积累认定，只有通过实车足尺碰撞试验才能对公路护栏安全性能做出客观可靠的判定。实车足尺碰撞试验也是目前国际上通用的交通安全防护设施安全性能评价方法。

2  术语

2．0．26～2．0．28  护栏最大横向动态变形值D、护栏最大横向动态位移外延值W和车辆最大动态外倾值VI如图2-1所示。

图2-1  护栏最大横向动态变形值D、护栏最大横向动态位移外延值W和车辆最大动态外倾值VI

3  防护等级

3．0．1  本标准将护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏防护等级划分为八级。考虑标准的延续性，防护等级二级至六级的设计防护能量取值与原相关标准协调一致，分别为70kJ、160kJ、280kJ、400kJ、520kJ；根据低等级公路的防护需要，本标准增设了设计防护能量为40kJ的一级防护等级；根据路侧特殊危险路段的防护需要，本标准增设了设计防护能量达到640kJ和760kJ的七级和八级防护等级。

    目前国外公路护栏设计防护能量的最高值分别为：美国548kJ、欧盟724kJ、日本650kJ。本标准的设计防护能量最高值已高于国外标准。

3．0．2  根据交通事故调研资料，与大中型车辆(包括特大型客车)相比，小型客车由于运行速度较高且总质量较小，碰撞护栏端头和防撞垫时对车辆冲击更严重。由于小型客车乘员座位较低，护栏端头和防撞垫构件插入车体时更容易对乘员形成直接伤害。因此，本标准对护栏端头和防撞垫只考虑防护小型客车，且按防护小型客车的设计防护速度划分防护等级，这与欧盟《道路防护系统》(Road  restraint systems，以下简称EN 1317)和美国《安全设施评价手册》(Manual for assessing safety hardware，以下简称MASH)的相关规定是一致的。

4  安全性能评价指标

4．1  护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏的安全性能评价指标

4．1．1  车辆碰撞公路护栏过程中，侵入车辆乘员舱的公路护栏构件及其脱离件将严重威胁车内乘员的安全。因此，公路护栏构件及其脱离件不得侵入车辆乘员舱。

     当公路护栏脱离件散落于公路护栏内侧或外侧时，可能对相邻车道行驶车辆、公路以外(或桥梁下方)的行人及车辆等造成危险，危险程度与脱离件的材质、尺寸和质量有关，因此本标准要求在公路护栏安全性能评价报告中对此记录，作为公路护栏设计选型考虑的因素之一。

4．1．2  我国对于乘员风险评价研究的经验较少，本标准借鉴美国、日本、欧盟的最新相关标准和研究成果，对原标准的缓冲功能评价指标进行修订。

    (1)评价指标的确定

    美国MASH和欧盟EN 1317均基于图4-1所示的连枷空间模型(Flail Space Model) 评价公路护栏缓冲功能。连枷空间模型中通过三个特征时刻将小型客车碰撞公路护栏过程中不被约束的假想的乘员头部的运动状态分为两个阶段。在第一阶段，车辆碰撞公路护栏后减速，而假想的乘员头部由于惯性保持向前运动的状态，与乘员舱产生相对速度与相对位移，直至与乘员舱内部碰撞；在第二阶段，假想的乘员头部与乘员舱内部碰撞后，其运动状态即速度和加速度与车辆完全同步。

图4-1  连枷空间模型(Flail Space Model)

       美国MASH(表4-1)和欧盟EN 1317(表4-2)均以假想的乘员头部和乘员舱内部碰撞的瞬时相对速度(即乘员碰撞速度，对应于美国的乘员碰撞速度OIV和欧盟的理论头部碰撞速度THIV)以及碰撞后假想的乘员头部与车辆共同经受的车辆重心处加速度(即乘员碰撞后加速度，对应于美国的乘员碰撞后加速度ORA和欧盟的碰撞后头部减速度PHD)作为公路护栏缓冲功能评价指标。美国MASH的评价指标OIV和ORA为纵向和横向分量，而欧盟EN 1317的评价指标THIV和PHD为纵向和横向的合成值。

表4-1  美国MASH规定的缓冲功能评价指标

表4-2  欧盟EN 1317规定的缓冲功能评价指标

    原标准采用车辆重心处加速度的单向值评价公路护栏缓冲功能，考虑标准的延续性，本标准按美国MASH思路，采用评价指标的分量。

    乘员碰撞速度用于衡量乘员头部和乘员舱内部碰撞瞬间的乘员安全性，根据已有实车足尺碰撞试验的乘员碰撞速度和碰撞后加速度计算结果，两者大小关系不确定，不能相互替代。

    综上所述，本标准采用乘员碰撞速度和碰撞后加速度两项指标评价公路护栏缓冲功能。

    (2)评价指标限值的确定

    美国MASH采用的评价指标限值是基于志愿者、动物及假人的碰撞试验和事故统计等大量的关于人体耐冲击特性的研究得到的。

    关于美国MASH的评价指标限值是否适用于衡量其他国家人体的碰撞严重性，日本建设省土木研究所进行了“车辆碰撞时的减速度和乘员伤害之间的关系”研究，得出车辆重心处加速度和乘员伤亡比重的关系，见表4-3。在绝大部分乘员不系安全带的情况下，车辆重心处加速度为20g时，乘员死亡比重仅为1％，而目前乘员系安全带已成为强制法规，仍采用20g的加速度限值是安全合理的，因此日本《护栏设置标准及说明》(2008年)规定，车辆重心处加速度限值为20g。

表4-3  车辆重心处加速度和乘员伤亡比重的关系

    综上所述，本标准对乘员碰撞后加速度限值的规定与美国和日本大致相同，均为20g，即200m／s2。

    对于乘员碰撞速度限值，本标准借鉴美国MASH规定的12m／s。该值是按不引起脑震荡的头部伤害标准限值(HIC)对应的车辆重心处加速度计算得出的。

4．1．3  原标准中推荐驶出角度和导向驶出框两种方法评价护栏标准段导向功能。

     驶出角度是指车辆碰撞试验护栏后驶离瞬间车辆中心线与试验护栏纵轴线的夹角。由于驶离瞬间的时刻点较难捕捉，而且车辆和试验护栏会发生变形，因此驶出角度测试误差较大；另外，这种方法只评价车辆驶离试验护栏时的瞬时驶出角度，不对车辆驶离试验护栏后一定范围区间内的车辆运行轮迹进行评价，具有一定的局限性。因此本标准不采用驶出角度评价试验护栏导向功能。

    原标准中护栏标准段的导向驶出框是参考欧盟EN 1317制订的，目前欧盟EN 1317和美国MASH对于护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏都采用相同的导向驶出框。

    综上所述，考虑导向驶出框评价的可操作性更强且评价内容较为完善，本标准采用与美国MASH和欧盟EN 1317完全相同的导向驶出框标准评价护栏标准段、护栏过渡段和中央分隔带开口护栏的导向功能。

4．2  护栏端头的安全性能评价指标

4．2．1～4．2．3  我国对于护栏端头的运用和科研试验尚处于起步阶段，经验较少，本标准护栏端头的碰撞类型、护栏端头脱离件的散落位置限制区域要求以及导向驶出框要求等是借鉴参考欧盟EN 1317制订的。

    欧盟EN 1317规定的护栏端头碰撞类型如图4-2所示。考虑到我国实际公路中曾出现车辆斜碰护栏端头的情况，本标准增加斜碰这一碰撞类型。

4．3  防撞垫的安全性能评价指标

4．3．1～4．3．3  我国对于防撞垫的运用和科研试验尚处于起步阶段，经验较少，本标准防撞垫的碰撞类型、防撞垫脱离件的散落位置限制区域要求以及导向驶出框要求等是借鉴参考欧盟EN 1317制订的。

图4-2  欧盟EN 1317规定的护栏端头碰撞类型

    注：①-碰撞类型1；②-碰撞类型2；④-碰撞类型4；⑤-碰撞类型5；1-护栏标准段；2-护栏端头；3-1／2车辆总宽；4-1／4车辆总宽

    欧盟EN 1317规定的防撞垫碰撞类型如图4-3所示。本标准的防撞垫碰撞类型规定 与此基本一致。

图4-3  欧盟EN 1317规定的防撞垫碰撞类型

    注：1～5-碰撞类型1～5；6-障碍物前端的可选位置；7-防撞垫；8-1／4车辆总宽

    我国实际公路中通常将防撞桶作为非导向防撞垫使用，实车足尺碰撞试验确定碰撞点位置以及导向驶出框时，防撞垫的侧边、前端以及末端通过防撞桶圆形外轮廓的切线确定，如图4-4所示。

图4-4  由防撞桶构成的防撞垫的侧边、前端以及末端

公路工程现行标准、规范、规程、指南一览表

    注：JTG——公路工程行业标准体系；JTG／T——公路工程行业推荐性标准体系；JTJ——仍在执行的公路工程原行业标准体系。批发业务电话：010-59757973；零售业务电话：010-85285659(北京)；网上书店电话：010-59757908；业务咨询电话：010-85285922。带“★”的表示有勘误，详见www．ccpress．com．cn人民交通出版社网站首页。