對(duì)山區(qū)公路避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)的探討

陳美艷

[摘要]由于地形和經(jīng)濟(jì)條件的限制，山區(qū)公路不可避免連續(xù)長大下坡路段，很容易引發(fā)大型貨車的嚴(yán)重交通事故，其安全問題越來越受到世人的關(guān)注。為改善山區(qū)公路連續(xù)長大下玻路段的交通安全狀況，通過設(shè)置避險(xiǎn)車道則是提高山區(qū)公路交通安全的最為有效的工程措施。本文系統(tǒng)地總結(jié)了避險(xiǎn)車道的類型、設(shè)計(jì)方法、設(shè)置地點(diǎn)、線形、坡度、配套設(shè)施等, 對(duì)避險(xiǎn)車道的設(shè)計(jì)做了較為系統(tǒng)地闡述。

[關(guān)鍵詞]山區(qū)公路避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)

我國山地、高原和丘陵約占全國土地總面積的三分之二，這些地區(qū)很多受建設(shè)資金和地形地質(zhì)條件的限制，部分路段存在技術(shù)等級(jí)低，安全設(shè)施少，坡陡且長，連續(xù)長大下坡路段有時(shí)不可避免。車輛在這些連續(xù)長大下坡路段上行駛，因?yàn)殚L時(shí)間使用行車制動(dòng)，使得制動(dòng)器溫度急劇上升，制動(dòng)“熱衰退”現(xiàn)象突出，嚴(yán)重時(shí)車輛制動(dòng)失效,發(fā)生嚴(yán)重安全事故的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。緊急避險(xiǎn)車道的應(yīng)用對(duì)提高道路交通安全和減少交通事故具有重要的意義。

一、避險(xiǎn)車道的定義和類型

避險(xiǎn)車道最早起源于美國，為了使主線車流中失去控制的車輛能夠減慢行駛速度并且停止下來，在主線道路旁設(shè)置的一種輔助車道形式。避險(xiǎn)車道一般設(shè)置在公路長大下坡路段，設(shè)置避險(xiǎn)車道的原理是把失控車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能和抵抗路面摩擦的能量，從而使車輛停下來，保障行車安全和駕駛員生命財(cái)產(chǎn)不受損害。根據(jù)實(shí)際情況采用不同的縱斷面線形，避險(xiǎn)車道分為以下四種類型。

1.沙堆型避險(xiǎn)車道

其路床是由松散的干沙子組成，沙堆的坡度是靠沙子的重力自然形成，由于沙堆可以使車輛的行駛阻力大大增加，所以路床的長度可以相對(duì)減短，其長度一般不超過130 米。但沙子的特性受天氣的影響較大，所以該種緊急避險(xiǎn)車道多用于地形受嚴(yán)格限制的地方。

2.坡度增加型避險(xiǎn)車道

可以利用車輛的行駛阻力和坡度阻力的共同作用來使車輛的速度降低，所以路床的長度可以相對(duì)的減小，但是該種車道的工程造價(jià)較高。

3.坡度降低型避險(xiǎn)車道

通常情況是與主線平行而且非常接近主線，主要是利用車輛的行駛阻力使車輛速度降低，但由于其坡度是降低的，在減速過程中還會(huì)使車輛的一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以該種形式的避險(xiǎn)車道不能較有效的降低車輛的速度。

４.水平型避險(xiǎn)車道

其優(yōu)缺點(diǎn)介于坡度降低型避險(xiǎn)車道和坡度增加型避險(xiǎn)車道之間。

二、避險(xiǎn)車道位置的選擇

避險(xiǎn)車道設(shè)置位置的確定非常重要,美國“運(yùn)輸工程師協(xié)會(huì)”于1989年簽發(fā)了“緊急避險(xiǎn)車道設(shè)置必要性指南”認(rèn)為判斷避險(xiǎn)車道是否有必要設(shè)置應(yīng)考慮三個(gè)因素。即:事故發(fā)生機(jī)率、平面線形與載重車輛運(yùn)行速度之間的相關(guān)關(guān)系、引發(fā)嚴(yán)重交通事故的安全隱患。依據(jù)以上三種因素,提出了確定避險(xiǎn)車道設(shè)置位置的三種方法:工程經(jīng)驗(yàn)法、事故發(fā)生頻率法和坡度嚴(yán)重率分級(jí)系統(tǒng)法。目前,我國避險(xiǎn)車道位置的確定依靠工程經(jīng)驗(yàn)、事故頻率兩種方法。工程經(jīng)驗(yàn)法由設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中考慮線形、縱坡、及貨車制動(dòng)性能等確定避險(xiǎn)車道位置,事故頻率法用于正在使用中的道路,由道路有關(guān)部門根據(jù)已發(fā)生的交通安全事故來確定。

1.連續(xù)下坡或陡坡路段小半徑曲線前方

連續(xù)下坡路段或陡坡路段與小半徑曲線相接處是事故多發(fā)點(diǎn)，在車輛駛?cè)胄“霃角€前，宜沿曲線切線設(shè)置避險(xiǎn)車道。

2.連續(xù)長下坡的下半部

從駕駛員行車心理角度，駕駛員更易接受長坡路段下半段使用避險(xiǎn)車道。運(yùn)營道路避險(xiǎn)車道的位置確定是以事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù)，再結(jié)合地形地勢條件確定。經(jīng)實(shí)踐證明，無論是工程經(jīng)驗(yàn)法還是事故頻率法都存在弊端。工程經(jīng)驗(yàn)法只能通過感性認(rèn)識(shí)指出某一路段為危險(xiǎn)路段，是一種主觀性較強(qiáng)的方法，缺少科學(xué)性。而事故頻率法是在多起事故發(fā)生后，根據(jù)事故多發(fā)點(diǎn)來確定避險(xiǎn)車道的位置，其位置的確定是以生命和財(cái)產(chǎn)為代價(jià)，是一種事后補(bǔ)救方法，該法不易推薦。

三、避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)

1.引道與交角

引道起著連接主線與避險(xiǎn)道的作用,可以給失控車輛駕駛員提供充分的反應(yīng)時(shí)間,足夠的空間沿引道安全地駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道,減少因車輛失控給駕駛員帶來的恐慌。根據(jù)車輛駕駛員的視覺及心理反應(yīng)特點(diǎn),駕駛員自看見引道到作出判斷并采取行動(dòng)的時(shí)間大約需3秒。根據(jù)這一反應(yīng)時(shí)間可以計(jì)算引道的最小設(shè)置長度。如失控車輛的速度按120km/h計(jì)算,則引道的最小長度應(yīng)為100米。避險(xiǎn)車道入口應(yīng)盡量布置在平面指標(biāo)較高路段,并盡量以切線方式從主線切出,進(jìn)入避險(xiǎn)車道的駛?cè)虢遣粦?yīng)過大,以避免引起側(cè)翻。如設(shè)偏角,偏角不宜過大,為保持駕駛員在駕駛方向上的穩(wěn)定,因此與主線的交角以小于11度為宜。

2.避險(xiǎn)車道寬度

避險(xiǎn)車道的寬度應(yīng)保證能使一輛以上的車輛進(jìn)入。在短時(shí)間內(nèi)有兩輛或更多車進(jìn)入避險(xiǎn)車道的情況不常見，對(duì)于某些地區(qū)，避險(xiǎn)車道的最小寬度應(yīng)滿足8米的要求。當(dāng)然避險(xiǎn)車道的寬度越寬越好，但在考慮安全要求的同時(shí)，應(yīng)考慮其經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性。如果需要停放兩輛或更多車輛時(shí)，避險(xiǎn)車道的寬度為 9—12米時(shí)可能會(huì)更好。但同時(shí)允許兩輛或更多車輛在短時(shí)間內(nèi)相繼進(jìn)入避險(xiǎn)車道，如附屬設(shè)施、引導(dǎo)設(shè)施設(shè)置不完備，而此時(shí)駛?cè)胲囕v的司機(jī)往往又處于高度緊張慌亂之中，車輛在失控狀態(tài)下極易造成二次事故。因此，建議只考慮按一輛貨車駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道的情形來確定避險(xiǎn)車道的寬度。假使存在需要停放兩輛或更多車輛的情況，推薦在附近另設(shè)一處避險(xiǎn)車道的方案。

3.避險(xiǎn)車道長度

為了保證失速車輛在避險(xiǎn)車道末端前安全停車,避險(xiǎn)車道的最小長度應(yīng)為失速車輛停車所需的最小距離。對(duì)于上坡型避險(xiǎn)車道,可通過失速車輛入口速度、避險(xiǎn)車道坡度、避險(xiǎn)車道坡床集料的滾動(dòng)摩擦系數(shù)等,采用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算出來。

L =V2[254(i+Df)]

式中: V2為車輛的駛?cè)胨俣?，i為坡度，Df為滾動(dòng)阻力系數(shù)。如要保證避險(xiǎn)車道避險(xiǎn)車道長度設(shè)置滿足使用要求,需對(duì)車輛的駛?cè)胨俣冗M(jìn)行正確的預(yù)測,尋求項(xiàng)目建設(shè)造價(jià)與安全效果的最佳平衡點(diǎn)。

4.避險(xiǎn)車道坡度

避險(xiǎn)車道的縱坡應(yīng)適應(yīng)地形的變化, 由預(yù)估設(shè)置位置的自然條件決定。當(dāng)由于自然條件限制導(dǎo)致不能滿足引道長度的設(shè)置要求時(shí),可適當(dāng)增加避險(xiǎn)車道的坡度,同時(shí),坡度設(shè)置應(yīng)考慮貨車的縱向穩(wěn)定性,應(yīng)保證失控車輛不發(fā)生溜車現(xiàn)象。并綜合考慮地形地貌、工程預(yù)算、避險(xiǎn)車道坡床集料、司機(jī)心理和行車穩(wěn)定性等因素,所以建議避險(xiǎn)車道縱坡的設(shè)置為:砂類材料不應(yīng)超過10%、碎石類材料不應(yīng)超過15%、礫石類材料不應(yīng)超過20%。

5.避險(xiǎn)車道材料

目前避險(xiǎn)車道大都采用滾動(dòng)阻力系數(shù)較大的材料，優(yōu)點(diǎn)是可有效地減小坡度、長度，節(jié)約造價(jià)。但缺點(diǎn)是會(huì)使失控車輛突然進(jìn)入高阻力狀態(tài)，過大的阻力導(dǎo)致車輛底盤迅速停止，車廂及內(nèi)裝貨物在慣性的作用下前沖，對(duì)駕駛室擠壓或剪切造成人員傷亡。因此，避險(xiǎn)車道段落內(nèi)材料的消能作用應(yīng)從弱到強(qiáng)，使失控車輛對(duì)減速度有個(gè)適應(yīng)的緩沖過程。一定深度的坡床集料是保證避險(xiǎn)車道能夠充分發(fā)揮作用的必要條件,推薦避險(xiǎn)車道的坡床集料深度為1.1米。避險(xiǎn)車道入口處坡床集料的最小鋪設(shè)深度為75毫米,沿避險(xiǎn)車道方向在最初的30～60米范圍內(nèi)逐漸過渡,一直達(dá)到設(shè)置最深深度。坡床集料可選豆型砂礫等材料,避險(xiǎn)車道坡床集料的鋪設(shè)深度變化應(yīng)漸變平緩,不可出現(xiàn)跳躍、落差等情況。

6.其他設(shè)施

（1）受地形影響避險(xiǎn)車道達(dá)不到要求的長度時(shí)，可以在端部設(shè)置消能減速設(shè)施提供更加安全的保障，如在避險(xiǎn)車道的端部設(shè)置集料堆或防撞砂桶。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證制動(dòng)失靈車輛在與這些設(shè)施碰撞時(shí)速度不超過40km/h。需注意的是，防撞消能設(shè)施的設(shè)置存在著兩方面的危險(xiǎn): 首先是產(chǎn)生嚴(yán)重的水平減速度和突然的垂直加速度，容易造成駕駛員、車輛、財(cái)產(chǎn)受損; 第二是車輛的前軸受力并不能將減速度等效的傳遞到車輛的后軸，容易引起車輛的受力不平衡，導(dǎo)致貨物散落、后輪分離和掛車向前傾覆。因此，為了減少避險(xiǎn)車道的長度以節(jié)省造價(jià)而在避險(xiǎn)車道末端設(shè)置防撞消能設(shè)施的做法不宜提倡。

(2)服務(wù)車道和地錨的設(shè)計(jì),輔助車道是供救援車輛牽引貨車時(shí)使用的,地錨則是貨車離開避險(xiǎn)車道的輔助設(shè)施。流動(dòng)阻力的特性對(duì)于載重汽車來講是安全的，但對(duì)于車輛駛離避險(xiǎn)車道來說又成了障礙。美國“運(yùn)輸工程師協(xié)會(huì)”指出:如果在緊急避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)輔助車道,設(shè)計(jì)者還需要進(jìn)行相應(yīng)的交通組織設(shè)計(jì),即通過相應(yīng)的交通標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì),確保使用緊急避險(xiǎn)車道的駕駛員能夠區(qū)分避險(xiǎn)車道與服務(wù)車道,且能使車輛在進(jìn)入引道前可獲得目前避險(xiǎn)車道的使用狀況等相關(guān)信息,尤其應(yīng)重視在夜間情況下使用緊急避險(xiǎn)車道時(shí)的安全保障設(shè)計(jì)。

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