轻量化耐候钢护栏守护绿色之路

  图为“红色大别山”1号旅游公路（河南罗山段）轻量化耐候钢波形梁公路护栏。胡方俊 图

  串联起黄河、太行山、伏牛山等旅游资源的“红色大别山”1号旅游公路正在如火如荼建设中，在河南省信阳市罗山县的示范路段，有一段锈红色护栏格外引人注意。这是由中国科学院金属研究所、安阳钢铁集团、北京中交绿色交通科学研究院合作研发的轻量化耐候钢波形梁公路护栏，明显提高护栏的安全性能，且全生命周期建设养护成本低，减碳效应明显。

  轻量化耐候钢波形梁公路护栏采用高强耐候钢，替代传统Q235普碳钢作为护栏基底材料，以高强钢的优势降低护栏用钢量30%以上，以耐大气腐蚀的特点，免镀锌处理，护栏寿命从15年左右延长到30年至40年，全生命周期建设和养护成本预计降低50%以上。

  目前，除“红色大别山”1号旅游公路外，轻量化耐候钢护栏还被应用于郑州市迎宾路与连霍高速公路互通式立交新建工程、重庆城口（陕渝界）至开州高速公路、云南昭通市昭阳西环高速公路、唐山市海港经济开发区疏港公路和农村公路安防工程等项目，取得了良好的示范效应。

  交通运输是能源消耗和温室气体排放的主要行业之一，是节能减排和绿色低碳发展的重要领域和主战场。随着我们国家经济社会发展进入新阶段，加快建设交通强国对绿色低碳交通发展提出了更高要求。2022年8月，交通运输部印发《绿色交通标准体系（2022年）》，强调要加快科技创新成果转化为标准的工作进程，促进节能环保新技术、新设备、新材料、新工艺等方面标准的有效供给，保持标准体系建设的适度超前。

  近年来，北京中交绿色交通科学研究院有限公司始终把创新视作第一动力，积极推进科学研究与科技创新工作，在新理论、新发现、新技术上陆续取得重大突破，用“硬核”科技创新成果解决行业“卡脖子”难题，为行业绿色发展提供了强有力的科技支撑，助力实现碳达峰碳中和。

  由中国科学院金属研究所、安阳钢铁集团、北京中交绿色交通科学研究院合作研发的专用于公路波形梁护栏的高强耐候钢就是显著成果之一。该材料具有高强钢的特点，降低了护栏用钢量；且耐大气腐蚀性能好，免镀锌处理。在提高护栏安全性基础上，解决了传统护栏用钢量大、防腐处理污染严重、生产成本高、对防腐维护的依赖性强等问题。

  安全是发展的前提，发展是安全的保障。安全、畅通、高效的公路网是我们国家的经济社会持续健康发展的有力支撑，也是人民群众出行的重要保障。为深入贯彻落实人民至上、生命至上理念，持续提升公路交通安全水平，近年来，我国不断加大安全生命防护工程建设，在山区公路、悬崖峭壁旁安装护栏，减少事故伤亡。

  波形梁护栏是目前国内外公路和桥梁应用最广泛的安全防护栏。当收到外部作用力作用时，通过护栏板和立柱变形，吸收撞击力，起到缓冲导向的作用，以保护车辆和司乘人员，降低事故损失。传统镀锌Q235材质波形梁护栏，强度较低，其屈服强度只有235兆帕，抗拉强度也只有375兆帕至500兆帕，需要用比较厚的材料才能满足强度及耐腐蚀要求，材料消耗量大，镀锌成本高。

  对比传统材料，轻量化耐候钢波形梁公路护栏在力学性能上更具优势：Q415NH材质的屈服强度下限为415兆帕，抗拉强度下限为580兆帕；Q450NH材质的屈服强度下限为450兆帕，抗拉强度下限为550兆帕；而Q700NH材质的屈服强度下限更是高达700兆帕，抗拉强度下限为750兆帕。护栏板材料的断后延伸率是影响护栏缓冲导向功能的重要指标，通常来说护栏的屈服强度越高则断后延伸率越低，Q415NH和Q450NH在提升屈服强度的同时还实现了断后延伸率的提升，是真正为适应行业需求而研发的材料。

  为了充分验证轻量化耐候钢波形梁公路护栏的安全性，研发团队开展了严格的仿真试验和检测工作，并进行了多次实车足尺汽车碰撞试验。目前，系列新产品已完成B级、A级、Am级（组合式）、SB级四个规格护栏的汽车碰撞试验。经检验，轻量化耐候钢护栏完全满足《公路交通安全设施设计规范》和《公路护栏安全性能评价标准》（JTGB05—01—2013）的要求，并由中国公路学会颁发了《科技成果评价证书》，专家委员会认为该产品符合“轻量化、少污染、低排放、高耐久、便养护”的绿色发展趋势，拥有非常良好的经济、社会效益和应用前景。研究成果总体达到国内领先水平，具备产业化和全面推广应用条件。

  轻量化耐候钢波形梁护栏在提高安全性能指标的同时，还具有降低生产用钢量、防腐涂装、运输重量、单位安装成本等方面的优势。

  以中部某省为例，按照约4000公里在建高速公路（16000延公里SB级护栏）计算：经济效益通过护栏用钢量降低和免镀锌环节，护栏采购成本由45万元每延公里降为40.5万元每延公里，理论上在建工程护栏采购成本有望降低约9亿元。护栏轻量化后可在施工环节降低人力成本25%左右。护栏寿命从15至20年延长到30至40年，全生命周期内（按30年收费期）可减少一次护栏更新，降低建设养护成本约80亿元。

  环保效益显著。轻量化耐候钢波形梁护栏用钢量可节约铁矿石约64万吨，减少标准煤消耗约21万吨，减少护栏生产、运输环节的二氧化碳排放量约83万吨。轻量化耐候钢护栏免镀锌处理，可免去酸洗、助镀、热镀锌、钝化等环节产生大气污染物和让水受到污染的东西的排放，节省本金，缩短加工周期，可避免护栏镀锌层（SB级护栏每延公里2吨镀锌）降解过程中产生的重金属危害。

  据估算，中部某省“十四五”期可减少全省公路护栏采购成本约30亿元，按全生命周期（30年收费期）计算，可降低护栏建养成本300亿元，并推动相关钢铁集团产品升级。

  经过对比，生产环节轻量化耐候钢护栏与现行的同等级护栏相比，用钢量可降低30%至40%，成本降低5%至10%。运输环节，按照轻量化耐候钢护栏的轻量化率，运费降低30％左右。降低安装成本，护栏轻量化后可减少人工安装工时，初步估计能够降低25%人工成本。从护栏全生命周期（按30年）测算，可减少建设养护成本50％以上。推广应用轻量化耐候钢波形梁护栏的意义不言而喻。

  相信在不久的将来，慢慢的变多的轻量化耐候钢波形梁钢护栏将出现在道路两侧，一排排红褐色的护栏板将成为一道亮丽的风景线。