1.摘要
本報告旨在全面梳理並深入分析高速公路護欄在道路安全防護體系中的各種應用情境。作為重要的交通安全設施，護欄的作用遠不止於單純的物理隔離。它透過吸收碰撞能量、有效引導車輛、引導駕駛視線、限制行人通行等作用，顯著降低交通事故的嚴重程度，最大限度地減少傷亡。報告將闡述在路側、中央隔離帶、橋樑和隧道出入口等典型高速公路環境中安裝護欄的原則和注意事項，並延伸至城市道路上人行道和非機動車道護欄的特殊應用。
護欄的設計和選擇並非基於單一考慮，而是根據道路幾何特徵、交通量、車輛組成、潛在事故風險等多種因素進行動態調整。例如，在急彎、陡坡或高路堤路段，需要適當提高護欄的防護等級。此外，旋轉防撞桶護欄、組合式護欄等護欄技術的不斷發展，體現了工程界在提升安全性能、優化成本效益和確保環境相容性方面的持續探索。這些發展表明，基礎設施建設正朝著更智慧化和永續的方向發展。
2. 介紹
2.1護欄在道路安全防護系統中的作用與意義
公路護欄是現代交通基礎設施不可或缺的安全組成部分，其核心功能是主動或被動地保障道路使用者的安全。從被動防護角度來看，護欄的主要任務是防止失控車輛偏離預定行駛路線，避免車輛衝出路邊、進入對向車道或從橋樑、高架等高風險區域墜落，從而有效遏制重大交通事故的發生。護欄能夠吸收車輛碰撞時產生的巨大能量，確保車輛在受撞後得到有效阻擋或改道，從而最大限度地減少乘員傷亡和財產損失。
然而，護欄的作用遠不止於此，它還具備主動安全引導功能。例如，其連續的結構能夠引導駕駛員的視線，尤其是在夜間或能見度低的惡劣天氣條件下，為駕駛員提供清晰的道路邊界和方向指引。同時，護欄作為實體隔離設施，能夠有效阻止行人隨意穿越機動車道，維護交通秩序，並保障行人安全。這種被動防護和主動引導的雙重作用，體現了道路安全設計「以人為本，安全第一」的核心原則。該原則將人的生命安全放在首位，將傷害降至最低，超越了單純的結構完整性或交通效率的考量，成為基礎建設中根深蒂固的社會價值。護欄設計不僅關注事故發生時車輛的動態反應，更深入地考慮人的行為和感知，從而形成更全面、更精細的道路安全防護系統。
2.2 報告目標、範圍和結構
本報告旨在全面整理高速公路護欄在各類複雜環境下的應用場景，深入分析其功能特性、設計原則及選用考量。報告涵蓋高速公路、城市道路及臨時交通管理的護欄應用，探討其對車輛、行人及非機動車安全的影響。報告將系統性闡述護欄的功能、分類、典型應用情境、設計考量及未來發展趨勢，力求為相關領域的專業人士提供權威實用的參考。
3.護欄的基本功能及分類
3.1 護欄的核心安全功能
護欄在道路交通安全中發揮多種關鍵作用，其核心功能包括：
- 防止車輛偏離、穿透、跨騎或欠載行駛： 這是護欄最基本、也是最重要的功能。當車輛因各種原因（例如失控、疲勞駕駛、超速行駛）偏離正常行駛路線時，護欄可以有效地阻擋車輛，防止其衝出路邊、闖入對面車道，或從橋樑、高架等高處墜落，從而避免發生更為嚴重的事故。
- 吸收碰撞能量，最大限度減少事故損失： 護欄的設計目的是透過自身結構變形或在某些情況下迫使車輛爬升來吸收車輛的碰撞能量。這種能量吸收機制可以顯著降低車輛及其乘員所受到的衝擊力，從而最大限度地減少人員傷亡和財產損失。護欄設計不僅著重於防止車輛偏離道路，更重要的是管理車輛偏離道路後的後果，包括最大限度地減少乘員受傷和防止二次事故。這表明，護欄設計需要對車輛動力學和人體生物力學有深入的理解，以便在碰撞場景中實現更安全的結果。
- 引導車輛方向，維持正常行駛狀態： 護欄應具備良好的導引性能，即在車輛發生碰撞後，能夠平穩地引導車輛回到正常行駛方向，防止車輛發生翻車、掉頭等危險情況，從而引發二次事故。護欄的緩衝導向性能是其安全性能的重要指標。
- 引導駕駛員視線，阻止行人過馬路： 護欄的連續結構對於引導駕駛員視線至關重要，尤其是在夜間或惡劣天氣條件下，因為它可以提高道路能見度，幫助駕駛員保持正確的行駛方向。同時，作為實體屏障，護欄可以有效阻止行人隨意穿越道路，從而維護交通秩序，並保障行人安全。對環境因素（例如頭燈眩光）和人類行為（駕駛視線、行人過馬路）的考量擴展了護欄的功能範圍，使其成為道路安全系統中多維度風險管理的組成部分，而不僅僅是物理碰撞防護。
3.2 護欄的結構類型及特點
護欄的結構類型多種多樣，其選擇通常取決於道路環境、設計要求和預期的防護等級。根據碰撞後的變形程度，護欄可分為剛性、半剛性和柔性類型。
- 剛性護欄：
- 主要代表： 混凝土護欄。
- 特點： 結構堅固，撞擊時不易變形，主要透過迫使車輛爬升來吸收碰撞能量。由於其剛性，它們可以防止車輛穿透，但在碰撞過程中對車輛和乘員的衝擊可能很大。
- 典型應用場景： 適用於要求變形小或需承受高能量碰撞的路段，如高速公路中央隔離帶、橋樑外側、大型車輛比例較高的路段。
- 半剛性護欄：
- 主要代表： 波形梁護欄、箱型梁護欄。
- 特點： 當受到撞擊時，會產生一定程度的變形，透過變形吸收能量，同時也具有良好的導向作用，使發生碰撞的車輛能夠平穩地恢復正常行駛方向。波形梁護欄是最常見的類型。
- 典型應用場景： 廣泛應用於路邊、中央隔離帶等各種場景，特別適合需要兼顧防護性能和一定變形空間的路段。
- 柔性護欄：
- 主要代表： 電纜護欄。
- 特點： 採用張緊索（鋼絲繩）支撐，具有較大的變形能力，可有效吸收碰撞能量。其優點在於有效緩衝，減少車輛損壞。但由於其變形較大，不適用於小曲線半徑路段。
- 典型應用場景： 適用於需要較大緩衝空間和變形要求相對寬鬆的路段。
常見結構形式補充說明：
- W型梁護欄： 最常見的防護欄類型，由波紋截面樑和圓柱形支架組成，具有安裝簡單、成本相對較低等優點。
- 箱樑護欄： 採用大型箱型鋼作為橫梁，適合較窄的隔板。
- 組合護欄： 結合不同材料或結構形式的優勢，例如組合式W梁鋼護欄。這類護欄旨在平衡多種設計目標，例如在佔用較少行車寬度、提供良好視線、易於安裝和成本相對較低的情況下，實現較高的防撞能力（例如SBm級）。然而，需要注意的是，即使是先進的組合式護欄，其防護能力也存在一定的限制。例如，對於49噸重、初始動能巨大的半拖車，W梁護欄可能無法透過自身變形完全吸收能量，從而阻止其穿透中央隔離帶。5 這表明，隨著重型車輛在交通組成中的比例增加，現有的護欄技術仍面臨挑戰，需要持續進行技術創新，以應對極端碰撞條件。
輔助設施：
除主體結構外，護欄系統往往還整合各種輔助設施，以進一步增強道路安全性：
- 防眩光設施： 安裝在隔離帶護欄上，例如防眩網、防眩板、金屬網或在隔離帶內種植樹木（例如女貞、杜鵑花），旨在防止對車頭燈的眩光影響駕駛員，確保夜間交通安全順暢。例如，在橋樑內側，除已安裝防眩網的路段外，其他路段可安裝具有特定防眩角度的綠色合成樹脂或玻璃纖維防眩板。
- 緩衝設施： 如緩衝桶（一般為裝滿水的黃色塑膠容器）、防撞桶或防撞墊等，安裝在道路分岔路口、路邊墩或路標等固定結構前，用於減輕車輛碰撞時的影響，防止乘員受傷。
- 警告設施： 在道路分叉口處安裝閃光燈，提醒駕駛注意分叉點。在道路左側路肩和中間地帶設置雪柱，在暴風雪導致能見度低時，作為視覺引導和除雪作業的目標。
表1：護欄類型、主要特色及適用場景
| 分類 | 主要代表類型 | 特徵： | 典型應用場景 |
| 剛性護欄 | 混凝土護欄 | 不易變形；迫使車輛爬升來吸收能量；防護等級高，但可能對車輛和乘員造成較大衝擊；維護方便。 | 中央隔離帶；橋樑外側；大型車輛比例較高的路段；需變形最小的路段。 |
| 半剛性護欄 | W型梁護欄、箱型梁護欄 | 受到撞擊時會產生一定變形，透過變形吸收能量；導引性佳；最常見的類型；安裝簡便，成本相對較低。 | 路邊；中央隔離帶；彎道；窄隔離帶（箱樑）。 |
| 柔性護欄 | 電纜護欄 | 具有較大的變形能力，有效吸收碰撞能量；有效緩衝，減少車輛損壞；不適用於曲線半徑較小的路段。 | 需要較大緩衝空間的部分。 |
| 組合護欄 | 組合式波形鋼護欄、金屬樑柱護欄 | 結合多種材料或結構的優點；佔用行車寬度較小，視線好，安裝方便，成本相對較低；能滿足美觀要求；對超重型車輛的防護有限。 | 城市道路；有特殊美觀需求的橋樑；鋼結構橋樑；道路彎道、交叉口、影響視距的出入口。 |
四、高速公路護欄的典型應用場景
高速公路護欄的設置是基於道路幾何特徵、交通運行狀況、環境風險及潛在事故後果的全面評估，其應用場景涵蓋路側、中央隔離帶、橋樑及隧道出入口等多個關鍵區域。
4.1 路邊護欄安裝原則及場景
路邊護欄的主要目的是防止車輛沖出路基，特別是在可能造成嚴重後果的路段。
- 高路堤和高填方路段： 在坡度和路堤高度落在特定陰影區域（I區和II區）的二級及以上公路，以及I區的三級和四級公路，必須安裝路側護欄，以防止車輛衝出基地並造成嚴重的墜落事故。如果鐵路與路側15公尺範圍內平行，且車輛離開道路可能會墜落到鐵路上造成二次事故，則也必須安裝護欄。明確要求根據道路幾何特徵（例如急彎、陡坡、高路堤）提升護欄防護等級，體現了積極主動的風險管理策略。這表明護欄設計不是靜態的，而是根據具體路段的固有危險性進行動態調整，從「一刀切」的防護模式走向基於風險評估的精細化設計。
- 案例分析： 甘肅G212、S306公路安全生命防護計畫透過對現有防護設施進行加固、改進、更換，顯著提高了路側危險路段的安全性，有效消除了IV級、V級高危險路段。
- 急轉彎、連續急轉彎、長陡下坡路段： 此路段線形複雜，車速控制困難，極易發生車輛失控，因此應適當提升中央隔離帶護欄的防護等級，高路堤路段也應提昇路側護欄的防護等級。
- 案例分析： 河南濟源S240濟登線高速公路工程在急彎路段和長陡下坡路段增設鋼筋混凝土護欄和波形梁護欄，並輔以減速帶和彩色防滑路面。彩色防滑路面、減速帶、旋轉防撞桶護欄與傳統護欄組合等多種防護措施的綜合應用，體現了多層次、一體化的安全防護策略。這表明，最佳的道路安全依賴於主動（例如視覺/聽覺警告）和被動（物理屏障）措施的協同作用，而不是僅僅依賴護欄本身。
- 案例分析： 新疆G315公路在彎道多、車輛多的路段，將原波形梁護欄更換為RG-SA型旋轉防撞桶形護欄，並增設緊急停車帶，加寬彎道，有效分解車輛衝擊力，防止車輛衝撞護欄。
- 毗鄰鐵路、水體、危險建築物或敏感區域的路段： 在鐵路與路邊15公尺範圍內平行，車輛駛離道路可能墜落到鐵路上造成二次事故的路段，以及毗鄰水庫、油庫、發電站、飲用水源保護區等需要特殊保護的路段，應設置護欄或提高防撞等級。
- 出口匝道三角形區域和小半徑曲線： 在快速道路、一級公路上，出口匝道三角區域、小半徑曲線外側應設置護欄，這些區域是車輛容易偏離車道的地方，需要防護。
4.2 中央隔離帶護欄安裝原則及方案
中央隔離帶護欄主要用於分隔對向車道，防止車輛穿越，同時也起到交通誘導、防眩光等作用。
- 車道分隔與交通導引： 中央隔離帶護欄的主要功能是分隔對向（垂直）車道，引導駕駛視線，確保交通有序且安全。
- 中央分隔帶開口： 高速公路中央隔離帶開口處必須安裝中央分隔帶開口護欄，以有效封閉開口，防止車輛掉頭或亂穿，並保障交通安全。中央隔離帶的寬度是護欄設計中的重要考量。這意味著在設計護欄系統時，存在空間效率、成本效益和安全性能之間的最佳化問題。在城市或地理位置受限的公路路段，護欄系統的實體佔用空間是重要的設計限制條件。
- 防眩光應用： 中央隔離帶護欄上安裝防眩光設施，例如防眩網、防眩板、金屬網或在隔離帶種植樹木（例如女貞、杜鵑花），可以防止對面車輛前照燈的眩光影響駕駛員，從而確保夜間交通安全順暢。中央隔離帶護欄上安裝防眩光設施，顯示護欄設計考慮了環境因素（例如對向車輛頭燈眩光）對駕駛員安全的影響，並可以透過護欄減輕其影響。這擴展了護欄的功能範圍，使其不再僅限於物理碰撞防護。
- 案例分析： 橋樑內側，除設有防眩網的路段外，均可安裝防眩光板，一般採用綠色合成樹脂或玻璃纖維製成，並設置特定的防眩光角度，可有效阻擋眩光。
4.3 橋樑護欄的應用場景
橋樑護欄是為了防止車輛從橋上墜落而安裝的，其設計考慮因素較為複雜，需要綜合評估橋樑高度、橋下環境、交通量、美觀度等因素。
- 防止車輛從橋上墜落： 橋樑護欄（如女兒牆，即鋼筋混凝土牆護欄）的主要作用是防止車輛駛離橋面，特別是在高橋、下方有深水的路段、或跨越鐵路或人口稠密地區的路段，這些是高風險地點。
- 橋樑中央隔離帶： 對於單跨橋樑或跨間僅設伸縮縫且橋面強度足夠的橋樑，中央分隔帶護欄宜參照路基段中央分隔帶護欄的設計原則。
- 特殊橋樑：
- 鋼結構橋樑及何時需要降低橋樑恆載： 建議採用金屬樑柱護欄，因為它們的重量相對較輕，對橋樑結構施加的額外負荷較小。
- 有特殊美觀要求的橋樑或城市道路： 建議採用金屬樑柱式護欄或組合式護欄，以平衡美觀和防護功能。橋樑護欄的選擇標準是多方面的，不僅包括防撞性能，還包括結構荷載（例如，選擇鋼護欄而非混凝土護欄以減輕橋樑自重）和美觀度。這表明，基礎設施設計是一個複雜的最佳化問題，需要平衡安全性、工程限制以及城市/環境的整合。
- 毗鄰或跨越特殊保護要求區域的路段： 在鐵路幹線、水庫、油庫、發電站、飲用水水源保護區等區域，橋樑護欄應根據特殊碰撞條件進行專門設計，甚至將防護等級提高到HB，以應對潛在的災難性次生事故。例如，對於跨越大型一級飲用水水源保護區的橋樑、特大型懸索橋、斜張橋和其他纜索承重橋樑，建議採用HB級防護。對橋樑，特別是跨越敏感區域的橋樑提出更高防護等級的要求，體現了風險評估框架，該框架不僅考慮直接碰撞後果，還考慮潛在的災難性次生影響（例如，列車脫軌、環境污染），體現了對交通基礎設施系統性風險的深刻理解。
4.4 隧道出入口護欄應用場景
隧道出入口是道路環境中的特殊過渡區域，此處護欄安裝需要特別注意駕駛員的視覺適應和行為變化。
- 與路基/橋樑護欄的過渡和連結： 隧道出入口是事故多發區域。此處的護欄應設計過渡段，以確保其剛度、高度、截面形狀和位置與相鄰路基或橋樑護欄的過渡，避免新的安全隱患。隧道出入口強制設置「過渡段」並減少立柱間距一半的規定表明，由於駕駛環境（光線、能見度、幾何形狀）和駕駛員行為的突然變化，這些區域被認定為事故高發區。這凸顯了在道路設計中考慮心理和感知因素（而不僅僅是物理屏障）的重要性。
- 案例分析： 隧道入口處的護欄可以看作是從路基或橋樑護欄到隧道壁位置的護欄過渡段，達到平穩連接。
- 案例分析： 隧道出入口路基側16公尺範圍內，波形鋼護欄的立柱間距宜減半，以增強此區域對碰撞的防護能力。
- 隧道內部安全指導： 隧道內可安裝反光環、太陽能LED閃燈等，使隧道輪廓清晰，增加亮度，增強行車引導性，同時降低照明能耗，達到安全與環保的雙重效益。5 在隧道內整合先進的照明和導向系統（例如太陽能指示器、反光環）的做法，不僅提高了安全性，還兼顧了能源效率和環境效益。這體現了一種旨在同時優化多個目標的整體工程方法，推動基礎設施朝向「智慧」方向發展。
5.城市道路護欄的特殊應用場景
城市道路護欄的應用與高速公路有所不同，更著重於行人和非機動車輛的安全隔離、維護交通秩序、與城市美觀的協調。
5.1 行人護欄的應用
行人護欄是保障城市道路行人安全的重要設施，用於引導行人行為，防止意外跌倒。
- 防止行人穿越機動車道： 需要防止行人穿越機動車道的路側，特別是交叉口人行道處，應設置行人護欄，但在行人穿越道處應予中斷，以方便行人通行。
- 防止行人陷入危險區域： 當人行道與相鄰地面高差較大（超過0.5公尺）或有行人跌倒危險時，以及橋樑人行道外側，應設置行人護欄。
- 身高要求： 道路人行護欄淨高一般不得小於1.10米，且不得低於0.90米。當橋樑開口側為人行非機動車道或非機動車道時，人行護欄淨高應大於1.40米，以防止行人翻越護欄摔倒。
- 結構要求： 在有墜落危險的區域，欄桿豎桿淨距不應超過0.11米，且不應使用設有踏腳面的構築物。同時，也需設置防止花盆墜落的措施，避免造成二次傷害。對人行護欄高度、豎桿間距以及避免攀爬構築物的要求等做出的詳細規定，體現了對行人安全的細緻考慮。這顯示設計師不僅注重預防跌倒，也深入研究了攀爬、卡住等二次風險的防範，尤其關注兒童等弱勢群體，體現了對城市公共空間行人行為模式的深刻理解和預防性設計理念。
- 人流量大的區域： 在車站、碼頭、行人天橋、地下通道出入口、商業中心等人流量較大的區域，應在車道沿線設置人行護欄，引導人流，保障人行安全。
5.2 非機動車道護欄應用
非機動車道護欄主要用於分隔機動車與非機動車、非機動車與行人，以保障騎乘安全。
- 機動車與非機動車分流： 護欄的作用是將自行車騎乘者與機動車隔離，防止機動車侵占非機動車道，並提高騎乘安全。
- 將非機動車與行人分開： 當自行車道旁沒有停車道，且鄰近車輛行駛速度較低時，可安裝護欄，將自行車與行人隔開，同時也防止行人進入自行車道，避免混合交通造成的衝突。
- 特殊路段防護： 在彎道、交叉口、出入口等防撞護欄影響駕駛人視距的部位，建議採用金屬樑柱護欄、組合式護欄或透明度較好的波形梁護欄，兼顧安全性與視線。
- 設計原則： 建議透過標記或專用道路將自行車和行人交通分開，雙向自行車道的最小設計寬度為 3 米，人行道的最小設計寬度為 1.5 米。
- 在公車站附近，自行車道可以與人行道或街道處於同一高度，但應使用車站附近的坡道將其升高到人行道高度，以方便行人進入公車站區域。
- 應精心設計交叉路口，以降低車速、控制進入交叉路口的交通，並設置適當的標誌，以盡量減少潛在的衝突。
5.3 護欄在臨時交通管理的應用
臨時護欄在施工區域、大型活動、緊急管理中起著重要的作用，用於交通疏導、區域隔離、安全防護。
- 道路施工工區：
- 隔離設施： 城市道路施工工地應設置錐形交通標誌、護欄等隔離設施，分隔機動車輛、非機動車、行人通行，確保施工安全及交通秩序。
- 邊界標記和警告： 臨時護欄可用於標記邊界，尤其是在長期工程中，它取代了人行道護欄和交通錐，將車道與相鄰的人行道或道路施工區域分隔開來。臨時護欄應清楚標記，使用紅白或其他對比強烈的反光條面向對向車輛，並在夜間安裝警示燈，以確保日夜可見。在這種情況下，通常使用充水護欄，因為它們穩定且易於移動。
- 臨時拆除和恢復： 施工安全防護設施不得隨意拆除、挪用、廢棄；因施工程序需要臨時拆除的，應增設臨時防護設施，並在手續完成後立即恢復。
- 大型公共活動：
- 人群引導與控制： 大型公共活動組織者應根據場館特點，科學設置客流出入路線，採取單向流通或不回程路線疏導客流，合理分流，避免人流交叉，防止迎面擁擠。25 必要時，主辦單位應租用護欄、圍擋等安全設施，對場地進行圍擋或對人員進行管控。
- 安全緩衝與緊急應變： 活動組織者應在現場設立安全緩衝區，以緩解人群壓力或在緊急情況下疏散人員。當人群密度過高或可能引發踩踏事件時，應立即啟動熔斷機制，終止活動，並設置外部警戒線，僅允許安全出口。
- 交通改道及組織： 公路拓寬、改建、養護工程在護欄改造期間，必須做好交通疏導與組織工作，確保交通安全運作。大型活動可能影響週邊交通和社會秩序的，組織者應制定交通疏導和秩序維護計畫。
6. 結論
高速公路護欄作為道路交通安全系統的重要組成部分，應用場景廣泛，功能多樣，遠不止於簡單的物理隔離作用。本報告透過深入分析高速公路護欄在路側、隔離帶、橋樑、隧道、城市道路及臨時交通管理的應用，揭示其在保障道路安全、疏導交通、降低事故損失的核心角色。
護欄的設計與選型是一個複雜的工程決策過程，需要綜合考慮道路幾何特徵、交通量、車輛組成、環境因素以及潛在的事故後果等因素。例如，在急彎、陡坡、高路堤等高風險路段，必須適當提升護欄的防護等級，反映基於風險評估的動態設計概念。橋樑護欄的選擇不僅要滿足防撞性能，還要考慮結構荷載和美觀要求，尤其在跨越鐵路、水庫等敏感區域時，需要大幅提高護欄的防護等級，以應對可能造成的系統性災難性次生撞擊。隧道出入口的護欄設計著重過渡和視覺引導，適應光線和環境變化時的駕駛感知需求。
此外，護欄技術的持續創新，例如組合式護欄、旋轉式防撞桶護欄的應用，體現了交通工程在提升安全性能、優化成本效益和確保環境相容性方面的持續努力。這些發展趨勢預示著未來護欄系統將更加智慧化、整合化，以更好地適應複雜多變的交通環境。城市道路的行人護欄和非機動車道護欄，透過物理隔離和行為引導，對弱勢道路使用者（行人、自行車騎行者）進行精細化保護，建構更安全有序的城市交通空間。
綜上所述，高速公路護欄的應用場景是多維度、系統性的，其設計與實施不僅是技術挑戰，更是「以人為本，安全第一」交通概念的深刻體現。隨著交通需求的不斷增長和技術的進步，護欄在保障道路安全方面的作用將不斷演變，朝著更有效率、更聰明、更人性化的方向發展。
