山區(qū)高速公路急彎陡坡路段交通安全影響分析

郝倩妮

（山西省交通科技研發(fā)有限公司，山西 太原 030032）

1 概述

我國(guó)的山地丘陵約占全國(guó)土地總面積的43%，由于地形、地質(zhì)、水文等自然條件復(fù)雜，在山區(qū)公路設(shè)計(jì)中，為克服地形限制難以避免地設(shè)置急彎陡坡。近年來(lái)交通事故統(tǒng)計(jì)分析表明，山區(qū)公路的交通事故主要集中在急彎陡坡路段，而且隨著交通量的逐年增長(zhǎng)，急彎陡坡路段的事故數(shù)量呈遞增趨勢(shì)。因急彎陡坡路段事故頻發(fā)，且事故后果嚴(yán)重，其安全問(wèn)題引起了道路設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理、政府等多部門(mén)的高度重視，目前許多事故頻發(fā)的急彎陡坡路段被駕駛員稱為“死亡之路”、“死亡谷”，由此可見(jiàn)其危害性。在此背景下，結(jié)合高速公路運(yùn)營(yíng)實(shí)際，明確急彎陡坡界定標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)這類(lèi)特殊路段對(duì)交通安全造成的獨(dú)特影響開(kāi)展分析，為山區(qū)高速公路的線形設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)管理提供參考。

2 急彎陡坡路段界定標(biāo)準(zhǔn)

2.1 平面線形

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了不同設(shè)計(jì)速度下圓曲線最小半徑的一般值和極限值，正常情況下圓曲線半徑取值應(yīng)大于一般值，小于極限值時(shí)車(chē)輛行駛的安全性可能受到直接影響。一般情況下，將實(shí)際圓曲線半徑接近或小于圓曲線最小半徑一般值的路段認(rèn)定為急彎路段。我國(guó)山區(qū)高速公路多采用100 km/h或80 km/h的設(shè)計(jì)速度[1]，現(xiàn)行路線設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)應(yīng)的圓曲線最小半徑一般值分別為700 m、400 m。我國(guó)早期修建的一些山區(qū)高速公路中，受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)水平限制，部分路段的設(shè)計(jì)速度只能達(dá)到60 km/h，然而這些路段的實(shí)際限速和運(yùn)行速度一般都在80 km/h以上，運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度的差值超過(guò)20 km/h，根據(jù)運(yùn)行速度要求圓曲線半徑接近或小于400 m的平曲線即可視為急彎路段。

2.2 縱斷面線形

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》根據(jù)載重汽車(chē)動(dòng)力性能、公路通行能力、車(chē)輛行駛安全等因素確定了最大縱坡指標(biāo)，特殊情況下只有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證，高速公路的最大縱坡值才可以增加1%。一般情況下，將實(shí)際縱坡接近或小于最大縱坡規(guī)定值的路段認(rèn)定為陡坡路段。對(duì)應(yīng)100 km/h或80 km/h的山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)速度，現(xiàn)行路線設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)應(yīng)的最大縱坡規(guī)定值分別為4%、5%。當(dāng)運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度差值大于20 km/h時(shí)，也應(yīng)當(dāng)根據(jù)運(yùn)行速度確定最大縱坡。

2.3 平縱線形組合

一般情況下，將急彎與陡坡的組合路段認(rèn)定為急彎陡坡路段?？紤]到不利線形的組合情況，對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡，特別是連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡的下游路段與急彎組合時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大，因此也將其視為急彎陡坡路段的一種?，F(xiàn)行公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范針對(duì)連續(xù)下坡路段重載車(chē)制動(dòng)性能下降問(wèn)題，對(duì)高速公路連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡路段的平均坡度與連續(xù)坡長(zhǎng)作出明確規(guī)定，其中平均坡度為2.5%時(shí)，對(duì)應(yīng)的連續(xù)坡長(zhǎng)不宜超過(guò)20.0 km；平均坡度為5.0%時(shí)，對(duì)應(yīng)的連續(xù)坡長(zhǎng)不宜超過(guò)4.4 km。超過(guò)規(guī)定值時(shí)，應(yīng)當(dāng)開(kāi)展交通安全性評(píng)價(jià)，通過(guò)設(shè)置貨車(chē)強(qiáng)制停車(chē)區(qū)、完善道路安全設(shè)施等加強(qiáng)交通管理與速度控制。一般將平均坡度與連續(xù)坡長(zhǎng)接近或超過(guò)規(guī)范規(guī)定值的路段認(rèn)定為連續(xù)長(zhǎng)、陡下坡路段。

3 交通安全影響分析

3.1 駕駛員心理

駕駛員是道路交通系統(tǒng)的重要使用者。在車(chē)輛行駛過(guò)程中，駕駛員從道路環(huán)境中獲取信息，經(jīng)過(guò)大腦分析判斷后再做出具體操作，以上任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤都可能引發(fā)交通事故。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)不同道路環(huán)境對(duì)駕駛員心理特征的影響以及由此產(chǎn)生的各種行為開(kāi)展了一系列研究，研究表明圓曲線半徑、縱坡坡度都會(huì)直接影響到駕駛員的心率變化[2]。在急彎陡坡路段，路線線形指標(biāo)變差，視距受限，駕駛員心率增長(zhǎng)較大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行容易導(dǎo)致精神過(guò)度緊張，影響行車(chē)安全。當(dāng)?shù)缆肪€形變差，駕駛條件無(wú)法滿足駕駛員的駕駛預(yù)期，絕大多數(shù)駕駛員會(huì)傾向于選擇主動(dòng)降速來(lái)增加行車(chē)安全性，然而道路通行能力下降可能導(dǎo)致交通擁堵情況的發(fā)生，會(huì)進(jìn)一步加劇駕駛員急躁、焦慮等負(fù)面情緒。

3.2 車(chē)輛行駛狀態(tài)

道路線形設(shè)計(jì)可以直接決定車(chē)輛行駛的安全性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性[3]。車(chē)輛在急彎陡坡路段行駛時(shí)，需要同時(shí)完成轉(zhuǎn)彎和上下坡動(dòng)作，受力狀態(tài)較為復(fù)雜，縱向穩(wěn)定性和橫向穩(wěn)定性都會(huì)受到影響。縱向來(lái)看，當(dāng)前輪或后輪的法向作用力為零時(shí)，將導(dǎo)致縱向傾覆或滑溜。橫向來(lái)看，當(dāng)車(chē)輪的側(cè)向反作用力等于附著力時(shí)，將導(dǎo)致橫向滑移；當(dāng)一側(cè)車(chē)輪的法向反作用力為零時(shí)，將發(fā)生橫向傾覆。

山西是能源大省，晉煤外運(yùn)除鐵路的有限運(yùn)力之外，大部分都由公路承擔(dān)，重載車(chē)輛比例較大對(duì)山西省公路建設(shè)和道路交通運(yùn)行安全提出了更高的要求。與小轎車(chē)相比，重載車(chē)因其車(chē)身長(zhǎng)、裝載量大、重心高等特點(diǎn)[4]，在急彎陡坡路段的行駛穩(wěn)定性更差。上坡時(shí)，車(chē)輛牽引力增大、速度降低，重載車(chē)連續(xù)上坡一方面會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱而影響機(jī)械效率，使駕駛條件惡化，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)熄火溜坡，引發(fā)交通事故；另一方面，縱坡越陡，坡長(zhǎng)越長(zhǎng)，車(chē)速降低越多，對(duì)小車(chē)造成的干擾越大，會(huì)使得小車(chē)超車(chē)頻率增加，影響通行安全。下坡時(shí)，重載車(chē)因慣性大，所需的制動(dòng)距離更長(zhǎng)，在連續(xù)下坡路段，制動(dòng)器也更容易因剎車(chē)頻繁而溫度過(guò)高，制動(dòng)性能?chē)?yán)重降低，而且為防止制動(dòng)失效通常采取的“澆水降溫”方法，會(huì)造成路面濕滑，特別是冬季時(shí)路面結(jié)冰極易引發(fā)交通事故。再加上小半徑平曲線的存在，貨物位移作用使得車(chē)輛后軸支撐的側(cè)向力減小，車(chē)輛橫擺大、轉(zhuǎn)向輪回正能力不足等問(wèn)題進(jìn)一步加劇車(chē)輛失控風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 交通事故

根據(jù)某山區(qū)高速公路的交通事故統(tǒng)計(jì)資料，曲線半徑400～700 m、縱坡坡度大于3%以及存在長(zhǎng)大縱坡的路段交通事故呈現(xiàn)明顯的集中分布特征[5]，急彎陡坡路段事故頻率高，嚴(yán)重程度大，也更容易發(fā)生重大交通事故，主要具有以下特點(diǎn)：

a）事故車(chē)型以大型貨車(chē)為主，急彎陡坡不利于大型貨車(chē)行駛，存在顯著的安全隱患。

b）單方事故占比較大，大多是在連續(xù)下坡路段車(chē)輛因超速或制動(dòng)失效導(dǎo)致車(chē)速過(guò)快，進(jìn)入急彎時(shí)碰撞護(hù)欄或發(fā)生側(cè)翻，沖出護(hù)欄可能導(dǎo)致墜崖或墜河，當(dāng)翻越中央分隔帶護(hù)欄時(shí)還可能與對(duì)向車(chē)輛發(fā)生碰撞，導(dǎo)致嚴(yán)重事故后果或二次事故的發(fā)生。

c）連續(xù)下坡下游路段與急彎組合時(shí)事故最為高發(fā)，下坡行駛時(shí)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，車(chē)速不斷增大，需要采取制動(dòng)措施來(lái)降低車(chē)速，在長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)制動(dòng)后制動(dòng)器溫度上升，重載車(chē)的摩擦力矩將顯著下降，導(dǎo)致制動(dòng)性能下降或制動(dòng)失效，速度較快時(shí)遇到小半徑圓曲線將無(wú)法保障其安全行駛。

d）由于急彎陡坡路段線形較差、視距不良，發(fā)生事故故障車(chē)占用車(chē)道后，后車(chē)往往來(lái)不及減速或避讓?zhuān)瑯O易導(dǎo)致多車(chē)事故或二次事故。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)山區(qū)高速公路急彎陡坡路段交通安全狀況的調(diào)研分析，提出了急彎陡坡路段的界定標(biāo)準(zhǔn)，分析了這種線形條件可能對(duì)交通安全造成的不利影響。交通事故的發(fā)生受人、車(chē)、路、環(huán)境、管理的綜合作用，不具備線形改造工程實(shí)施條件時(shí)，可以通過(guò)采取交安設(shè)施提檔升級(jí)、加強(qiáng)交通管理等其他措施來(lái)降低運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)，但其針對(duì)性和有效性較難保障。有條件時(shí)建議建立對(duì)交通安全技術(shù)措施實(shí)施前后事故率變化的跟蹤觀測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)采取措施實(shí)施效果的科學(xué)評(píng)估與預(yù)測(cè)。