山區(qū)公路安全設(shè)施設(shè)計(jì)淺析

王玉鵬

（中交路橋技術(shù)有限公司，北京 100011）

1 概述

公路是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的先行官，對(duì)縮小城鄉(xiāng)差別、促進(jìn)邊遠(yuǎn)地區(qū)文教衛(wèi)生事業(yè)、發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和旅游事業(yè)等都起著重要的作用。我國(guó)山區(qū)面積廣大，山區(qū)公路在路網(wǎng)中占有相當(dāng)大的比重，交通安全設(shè)施雖然占公路總投資比例較少，但對(duì)公路的行車安全起著關(guān)鍵而重要的作用。

公路安全設(shè)施主要包括標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄等。它是公路必不可少的組成部分，標(biāo)志、標(biāo)線以圖形、符號(hào)、文字、線段等使公路使用者提前感知道路信息，明確自己所處路段的道路條件和交通環(huán)境，用以向公路使用者提供正確的信息，規(guī)范公路使用者的交通行為，從而達(dá)到主動(dòng)管制、警告及引導(dǎo)交通流的作用。護(hù)欄是從被動(dòng)防護(hù)的角度對(duì)路線上的危險(xiǎn)點(diǎn)、段進(jìn)行防護(hù)處理，以減輕發(fā)生事故的危害程度。完善的安全設(shè)施設(shè)計(jì)以保障公路運(yùn)行效率與交通安全為目的，它在現(xiàn)代道路交通中發(fā)揮著重要的作用。

車輛在道路上行駛主要是駕駛員、車輛和道路環(huán)境相互適應(yīng)和相互協(xié)調(diào)的過程，本文主要從駕駛員行為、道路安全隱患及對(duì)失控車輛被動(dòng)防護(hù)等方面分析山區(qū)公路的安全設(shè)施設(shè)計(jì)。

2 道路、駕駛員和車輛的交通安全特性

2.1 對(duì)行車安全有影響的道路特征

公路的線形條件是行車安全的重要控制性因素?，F(xiàn)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了各等級(jí)公路的幾何線形指標(biāo)（如極限最小半徑、一般最小半徑等），設(shè)計(jì)指標(biāo)與設(shè)計(jì)車速有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

公路受所處地區(qū)地形、地質(zhì)、水文、氣候條件以及投資的限制，山區(qū)公路主要有以下特點(diǎn)：a）建設(shè)年代早，道路等級(jí)普遍偏低，連續(xù)彎道多，彎道半徑小，沿溪臨崖路段長(zhǎng)，會(huì)車視距嚴(yán)重不足[1]；b）行車條件受氣候影響較大，風(fēng)、冰、雪、雨、霧以及低溫等各種氣候條件不可避免地對(duì)行車安全產(chǎn)生影響；c）山區(qū)公路的側(cè)向凈空、地質(zhì)災(zāi)害、路側(cè)景觀等路側(cè)環(huán)境因素也對(duì)交通安全影響較大。

2.2 駕駛員的交通行為分析

駕駛員的交通行為是影響交通安全的主要因素。在駕駛過程中，駕駛員主要通過眼睛的觀察獲取交通信息，根據(jù)研究顯示駕駛員在山區(qū)道路對(duì)前方近距離區(qū)域注視頻次最多，對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)關(guān)注最少[2]，這也間接表明山區(qū)公路路側(cè)人為干擾較小，即道路自身的環(huán)境條件是山區(qū)公路駕駛員在行車過程中面對(duì)的主要問題。在行車過程中，駕駛員依據(jù)道路的平面線形、路面狀況、路側(cè)干擾程度、天氣條件、車流密度和車輛性能等因素確定行駛速度，駕駛員總是傾向于駕駛時(shí)間最短的出行原則，犧牲行車的舒適性采用高速行駛。例如，因山區(qū)公路路側(cè)人為干擾小、車流量不大，雖然受線形所限超速行駛的行車舒適較差，但行駛習(xí)慣會(huì)使部分駕駛員主動(dòng)超速行駛，伴隨而來的是車輛會(huì)借用對(duì)向車道，發(fā)生事故的機(jī)率也隨之大大增加。

駕駛員對(duì)交通標(biāo)志的認(rèn)知和處理過程一般分為發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、認(rèn)讀理解、決策行動(dòng)等5階段[3]。發(fā)現(xiàn)階段是駕駛員識(shí)認(rèn)交通標(biāo)志的初始階段，此階段的特點(diǎn)是駕駛員在其視野范圍內(nèi)感知到交通標(biāo)志牌的存在，但不能判定出該標(biāo)志的形狀和其特征。識(shí)別階段是駕駛員進(jìn)一步了解交通標(biāo)志的階段，駕駛員已能確定標(biāo)志牌的外部形狀，但不能認(rèn)讀該標(biāo)志上的內(nèi)容。認(rèn)讀理解階段是駕駛員接收及處理交通標(biāo)志傳遞的信息，在此階段，駕駛員識(shí)別標(biāo)志牌上的內(nèi)容并以此信息為基礎(chǔ)進(jìn)行加工處理。決策階段是大腦在認(rèn)讀理解的基礎(chǔ)上對(duì)所駕車輛是否與如何實(shí)施操作做出選擇的階段。行動(dòng)是駕駛員根據(jù)大腦決策實(shí)施到駕駛行為上的階段。

駕駛員在行車過程中要處理大量信息，并把一部分信息反應(yīng)在駕駛行為上。交通標(biāo)志作為道路信息載體，在設(shè)置時(shí)除考慮道路本身狀況外，還要充分考慮駕駛員的行為特性，向駕駛員提供及時(shí)、準(zhǔn)確、完善的道路交通信息。

2.3 車輛性能

車輛的行駛安全性能由汽車制造企業(yè)決定，在行駛過程中受到路線環(huán)境、天氣情況以及駕駛員駕駛技術(shù)的影響。

3 安全設(shè)施設(shè)計(jì)

據(jù)調(diào)查，相同長(zhǎng)度的平原公路與山區(qū)公路，山區(qū)公路的標(biāo)志數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于平原公路，而護(hù)欄數(shù)量差別不大。

山區(qū)公路安全設(shè)施設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為提醒駕駛員注意前方道路的安全隱患點(diǎn)，并規(guī)范其駕駛行為，并在信息引導(dǎo)的基礎(chǔ)上對(duì)可能發(fā)生事故的路段進(jìn)行安全防護(hù)，最大程度地保障行車安全。山區(qū)公路安全設(shè)施的設(shè)計(jì)主要集中在彎路（連續(xù)彎路）、長(zhǎng)大下坡等路段的主動(dòng)引導(dǎo)與被動(dòng)防護(hù)，對(duì)特殊氣候情況的及時(shí)告知，對(duì)路側(cè)隱患的安全防護(hù)等方面。

3.1 彎道路段的安全設(shè)施設(shè)計(jì)

3.1.1 標(biāo)志設(shè)置

目前連續(xù)彎道的定義可表述為：設(shè)計(jì)車速小于60 km/h的道路上，連續(xù)有3個(gè)或3個(gè)以上反向平曲線，其半徑均小于或有兩個(gè)半徑小于表1的規(guī)定，且圓曲線間的距離均小于或等于表2的規(guī)定[4]。

表1 平曲線和停車視距

表2 兩反向曲線間距離值

彎道除設(shè)置連續(xù)彎路警告標(biāo)志外，限速標(biāo)志也是提高安全的重要措施，彎道處的限速數(shù)值是通過彎路能夠安全行駛的車速，彎道處的車輛限速以該彎道的設(shè)計(jì)車速為依據(jù)，但限制車速與運(yùn)行車速之差大于20 km/h時(shí)同樣易發(fā)生交通事故。道路運(yùn)營(yíng)初期，可以設(shè)計(jì)車速作為限速的數(shù)值。運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)實(shí)際運(yùn)行速度進(jìn)行測(cè)試，得出不同車型車速累計(jì)分布曲線，測(cè)試地點(diǎn)建議在設(shè)計(jì)半徑最小的彎道處。彎道處的限速數(shù)值可以采用兩種方法來確定：a）大型車和小型車由于車輛性能不同，通過彎道時(shí)的速度差距較大，對(duì)于雙向兩車道的道路，分車型限速易造成高限速車輛超車，因此必須輔以禁止超車標(biāo)志、標(biāo)線。b）若大型車?yán)塾?jì)分布曲線第85%車速與小型車的累計(jì)分布曲線第85%車速速度之差不大于20 km/h，則采用大型車的第85%車速作為限速值。

在彎道路段設(shè)置視線誘導(dǎo)設(shè)施（包括線形誘導(dǎo)標(biāo)、輪廓標(biāo)、凸面鏡等）其主要作用是為駕駛員掌握道路線形和輪廓信息，確保車輛在道路上行駛。

為增加標(biāo)志的視認(rèn)性，山區(qū)公路標(biāo)志的設(shè)置位置不必拘泥于設(shè)置道路右側(cè)，可以把標(biāo)志設(shè)置在彎道凸曲線一側(cè)，以增強(qiáng)識(shí)認(rèn)性。

3.1.2 標(biāo)線

在彎道路段路面設(shè)置橫向或縱向減速標(biāo)線，在車輛通過時(shí)通過震動(dòng)感或視覺感到車道變窄迫使車輛被動(dòng)減速，起到限速的作用。在彎道道路中間標(biāo)上黃實(shí)線（最好采用震動(dòng)標(biāo)線），嚴(yán)禁車輛跨線超車，同時(shí)在彎道起始處配合設(shè)置嚴(yán)禁超車標(biāo)志。

3.1.3 護(hù)欄等安全設(shè)施的設(shè)置

《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定坡度1∶1.5時(shí)填方大于3 m的路段設(shè)置護(hù)欄，防撞等級(jí)以可能造成的事故等級(jí)為依據(jù)。由于護(hù)欄不可能在運(yùn)營(yíng)階段再進(jìn)行大范圍的更換，因此對(duì)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)和防撞等級(jí)應(yīng)作深入研究。彎道路段由于受離心力的影響，超速行駛的車輛易沖出彎道外側(cè)造成重大交通事故，因此對(duì)山區(qū)公路是否適當(dāng)降低護(hù)欄的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)和提高護(hù)欄的防撞等級(jí)，新建公路需以車輛碰撞試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)作進(jìn)一步的研究，改建項(xiàng)目應(yīng)該根據(jù)交通事故調(diào)查資料進(jìn)行分析論證。

3.2 長(zhǎng)大縱坡路段的安全設(shè)施設(shè)計(jì)

目前對(duì)于長(zhǎng)大縱坡的定義表述如下：連續(xù)兩個(gè)及以上縱坡坡度大于表3規(guī)定且連續(xù)下坡長(zhǎng)度超過3 km的路段[4]。

設(shè)計(jì)速度km/h 3 000 m以下海拔3 000～4 000 m海拔4 000～5 000 m海拔5 000 m以上20 7 7 7 6 7 30 7 7 6 5 7 40 7 6 5 4 7 60 6 5 4 4 6 80 5 4 4 4 5 100 4 4 120 3 3海拔縱坡坡度上坡 下坡

3.2.1 標(biāo)志設(shè)置

汽車下坡時(shí)，由于汽車自身重力加速度的作用，車速會(huì)越來越快，當(dāng)坡度陡且長(zhǎng)時(shí)，車輛長(zhǎng)時(shí)間的制動(dòng)導(dǎo)致制動(dòng)器的溫度升高，出現(xiàn)制動(dòng)器的“熱衰退”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)制動(dòng)完全消失，從而引發(fā)交通事故。對(duì)于長(zhǎng)大陡坡下坡路段，要在進(jìn)入此長(zhǎng)下坡路段以前的一定距離設(shè)置反應(yīng)道路坡度信息的標(biāo)志（連續(xù)下坡警告標(biāo)志和坡長(zhǎng)輔助標(biāo)志）。對(duì)駕駛員明確路況信息，使其采用提前減速、使用輔助制動(dòng)等正確的駕駛操作。如果路段重型車輛的比例較大，可以考慮強(qiáng)制要求重型車必須采用低擋下坡，任何車輛嚴(yán)禁空擋滑行。

相應(yīng)地對(duì)于長(zhǎng)大上坡路段，重力使車速下降，大型車輛會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力性不足、發(fā)動(dòng)機(jī)過熱、發(fā)動(dòng)機(jī)熄火等現(xiàn)象，從而可能造成車輛向下溜滑,引發(fā)交通事故，因此再進(jìn)入爬坡路段前一定距離應(yīng)設(shè)置爬坡坡度和坡長(zhǎng)標(biāo)志加以警示。此外小型車的車速受爬坡影響較小，若集中在同一條車道行駛會(huì)降低運(yùn)行效率，當(dāng)單方向車道大于等于兩條時(shí)，應(yīng)設(shè)置“大型車靠右”標(biāo)志。

3.2.2 標(biāo)線設(shè)置

與彎道處類似，在長(zhǎng)縱坡段設(shè)置橫向或縱向減速標(biāo)線，在車輛通過時(shí)通過震動(dòng)感或視覺感到車道變窄迫使車輛被動(dòng)減速，減小車輛制動(dòng)器的負(fù)擔(dān)。

3.2.3 護(hù)欄的安全設(shè)施的設(shè)置

在長(zhǎng)陡下坡路段需設(shè)護(hù)欄的路段，可在設(shè)計(jì)車速的基礎(chǔ)上，根據(jù)重力加速度測(cè)算車輛實(shí)際運(yùn)行車速并以此作為護(hù)欄的設(shè)計(jì)車速。

式中：V設(shè)為實(shí)際運(yùn)行設(shè)計(jì)車速；V0為初速度，取為設(shè)計(jì)車速；a為加速度，根據(jù)道路縱坡和路面摩阻系數(shù)測(cè)算；s為設(shè)護(hù)欄處距坡頂?shù)木嚯x。

3.3 特殊氣候、邊坡情況的及時(shí)告知

對(duì)行車產(chǎn)生影響的氣候條件主要是指降雨、降雪、結(jié)冰、大霧等，雨、雪、冰天氣使路面濕滑導(dǎo)致車輛的剎車距離增長(zhǎng)、方向不穩(wěn)；而大霧嚴(yán)重降低能見度，使得駕車人員對(duì)車距的判斷非常困難；橫風(fēng)使車輛偏離車道從而引發(fā)單車事故或多車事故。

為使駕駛員提高警惕，在相應(yīng)的隱患路段設(shè)置“積雪路段減速慢行”、“注意橫風(fēng)”、“大霧注意車距”、“積水路段小心駕駛”等標(biāo)志，對(duì)駕駛員起到警示作用。在進(jìn)入路段前對(duì)駕駛員提供預(yù)告性信息，讓駕駛員提前做出選擇。這需要完善的道路網(wǎng)路信息系統(tǒng)作為支持。

路側(cè)邊坡穩(wěn)定性也是影響行車安全的重要因素，對(duì)于邊坡穩(wěn)定性較差路段，設(shè)置“注意落石”標(biāo)志。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)山區(qū)公路的路線特點(diǎn)，結(jié)合駕駛員行駛特性以及車輛安全性能，對(duì)普遍存在隱患點(diǎn)的安全設(shè)施設(shè)計(jì)重點(diǎn)進(jìn)行分析，強(qiáng)調(diào)山區(qū)公路安全設(shè)施設(shè)計(jì)對(duì)道路交通安全起到至關(guān)重要的作用。隨著山區(qū)公路的建設(shè)發(fā)展，道路網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的建設(shè)也將對(duì)道路安全設(shè)施設(shè)計(jì)起到良好促進(jìn)作用。

護(hù)欄的設(shè)置以車輛碰撞試驗(yàn)為基礎(chǔ)，筆者未作深入分析，可做進(jìn)一步的研究。