下凹式橋積水警示標(biāo)識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉欣艷 張 旭

（北京市城市管理研究院生活垃圾檢測(cè)分析與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100028）

0 引 言

隨著城市化進(jìn)程加快，城市下墊面硬化率提高，近年暴雨頻發(fā)，城市內(nèi)澇加劇，北京城市下凹式橋積水情況較為常見，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。2012 年北京“7.21”特大暴雨，平均降雨量170 mm，累計(jì)過程最大點(diǎn)降雨量460 mm，強(qiáng)降雨持續(xù)近16 h。當(dāng)時(shí)395 座下凹式橋中積水30 cm以上的30處[1]，其中廣渠門橋下積水4 m，5輛車被困，1 人死亡；豐臺(tái)南崗?fù)蓁F路橋下積水6.91 m，積水時(shí)間54 h[1]，幾十輛車被困。2016 年北京“7.20”特大暴雨，平均降雨量210 mm，持續(xù)55 h積水路段17處。北京通過排水系統(tǒng)升級(jí)、客水分流、雨水調(diào)蓄海綿城市等水利建設(shè)改造，采取安裝電子水位計(jì)、“一橋一預(yù)案”加強(qiáng)汛期橋下值守等管理措施，系統(tǒng)消除下凹式橋積水危害。

不幸的是，2021年8月17日，海淀鐵路橋下發(fā)生積水，深1.75 m，發(fā)生淹車死人事件。降雨量80 mm，雨量并不大，但是悲劇依然發(fā)生，扼腕嘆息的同時(shí)不禁引人深思如何避免此類災(zāi)難。事故現(xiàn)場(chǎng)在積水已經(jīng)形成而無專業(yè)指導(dǎo)的情況下，如果設(shè)置有效的水位警示標(biāo)識(shí)，司乘人員依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水位數(shù)據(jù)對(duì)險(xiǎn)情作出合理判斷，可能就改變路線及時(shí)避險(xiǎn)。因此，亟須在下凹式橋設(shè)置明確有效的水位警示標(biāo)識(shí)，指導(dǎo)司乘人員現(xiàn)場(chǎng)判斷險(xiǎn)情及時(shí)避險(xiǎn)，構(gòu)筑下凹式橋積水情況下生命安全的最后一道防線。

目前，下凹式橋設(shè)有3類水位標(biāo)識(shí)：橋下水位標(biāo)尺、路面水位警示標(biāo)線、橋側(cè)水位標(biāo)線。這3 類標(biāo)識(shí)沒有設(shè)在橋頭，更沒有提前預(yù)警，司機(jī)在通過下凹式橋時(shí)很難預(yù)知并快速準(zhǔn)確判定水位，導(dǎo)致判斷失誤或延遲。本文從下凹式橋積水深度對(duì)司乘人員的危害程度出發(fā)，圍繞指路標(biāo)牌、水位警示標(biāo)牌、路面標(biāo)線的分級(jí)布置等標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)了一套下凹式橋積水警示標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，為發(fā)揮司乘人員主觀能動(dòng)性提供依據(jù)，達(dá)到抗汛救災(zāi)防患為主的目的。

1 積水深度對(duì)車輛的危害風(fēng)險(xiǎn)分析

下凹式橋積水時(shí)，不僅會(huì)危害車輛，還會(huì)危害司乘人員的生命。積水越深危害越大，與車輛的危害程度和涉水車的結(jié)構(gòu)有關(guān)：底盤高度、輪胎尺寸、進(jìn)氣口、排氣口高度，城市道路小轎車為主，從表1 調(diào)查數(shù)據(jù)看，小轎車的進(jìn)氣管、排氣管、底盤高度都最低，其涉水的危害程度也是最大的，故在后面的研究中以小轎車為例進(jìn)行討論。

表1 各類型車輛尺寸

以捷達(dá)小轎車為例：車頂高150 cm，車輪半徑約40 cm，底盤高15 cm，依據(jù)水深對(duì)人員和車輛的危害程度，把危害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為4級(jí)（圖1）：

圖1 積水深度的危害等級(jí)圖示

一級(jí)：車輛涉水超過底盤但低于輪胎一半的范圍，水深大約15～27 cm，車輛可能會(huì)熄火，車上人員無生命危險(xiǎn)。涉水給車主帶來的經(jīng)濟(jì)損失較大，開車進(jìn)入水域中造成熄火，如果選擇重新打火，這樣就造車了發(fā)動(dòng)機(jī)反水，發(fā)動(dòng)機(jī)損壞，需要大修甚至更換，發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)格基本可以達(dá)到車價(jià)的45%，而且這種情況下大多數(shù)保險(xiǎn)公司不予理賠。

二級(jí)：車輛涉水超過輪胎一多半到達(dá)座位底部，水深大約27～50 cm，車輛會(huì)熄火，發(fā)動(dòng)機(jī)受損，車上人員無生命危險(xiǎn)。

三級(jí)：車輛涉水達(dá)車窗玻璃下緣，水深大約50～100 cm，電路和發(fā)動(dòng)機(jī)損壞幾乎無法修復(fù)，車窗車門可能打不開，司機(jī)存在缺氧窒息死亡危險(xiǎn)。2014 年3 月31 日貴陽市貴惠大道西南環(huán)線立交橋下積水50 cm，導(dǎo)致小轎車水中熄火被困[1]，無人員傷亡；2015年7月哈爾濱道里區(qū)康安路與華興街交口處積水100 cm，多輛轎車和公交車泡水[1]，無人員傷亡。2014年7月16日北京海淀田村東路鐵道橋積水約150 cm，車輛被困未出現(xiàn)人員傷亡，車基本報(bào)廢。

四級(jí)：水位到達(dá)車窗以上車頂之下，水深大約100～150 cm，車窗車門打不開，司機(jī)存在缺氧窒息死亡或溺水身亡危險(xiǎn)。2012年5月5日，鄭州新區(qū)鐵路橋下積水1.5 m，車毀人亡。

積水越深對(duì)司乘人員的危害越大，水深超過150 cm，水位淹沒車頂，獲救時(shí)限極短，車內(nèi)進(jìn)滿水，司機(jī)極易溺亡。2020年8月5日西安閻良區(qū)迎賓北路鐵路橋積水2 m，造成淹車死人事故；2012 年7 月21 日，北京廣渠門水深4 m，造成淹車死人事故；2013年8月30日深圳留仙大橋長嶺坡涵洞積水3 m造成淹車死人事故[1]。

2 下凹式橋積水警示標(biāo)識(shí)現(xiàn)狀

2.1 下凹式橋下水位標(biāo)尺

大多數(shù)下凹式橋的水位警示標(biāo)尺如圖2所示，設(shè)置在橋體最低點(diǎn)的內(nèi)側(cè)立面上，有的設(shè)置在橋體外側(cè)立面上或在引路部分，高度僅到2 m的位置就終止了，沒有標(biāo)到最高點(diǎn)。此類水位標(biāo)識(shí)在觀察水位時(shí)，需要到橋下進(jìn)行觀測(cè)，只能用于有值守人員參考或事后評(píng)估和分析使用，無法起到對(duì)車輛和人員的警示作用；實(shí)際上，車輛駛?cè)胂掳际綐?，首先?jīng)過路面最高點(diǎn)而非最低點(diǎn)，當(dāng)積水較深時(shí)，人員在駕駛過程中遠(yuǎn)距離很難快速準(zhǔn)確識(shí)別水位是否危險(xiǎn)，尤其在夜間更是無法看清刻度，綜合考慮，標(biāo)識(shí)應(yīng)該從下凹式橋頭開始全程設(shè)置。從實(shí)際情況看，雨季下凹式橋下水位超過2 m的情況時(shí)有發(fā)生，標(biāo)高應(yīng)該增加。

圖2 下凹式橋下水位警示標(biāo)尺

2.2 下凹式橋路面水位標(biāo)線

有的下凹式橋的路面上設(shè)置水位警示標(biāo)識(shí)，如圖3所示，地面標(biāo)注了積水深度和黃色警示線的組合標(biāo)識(shí)。但僅標(biāo)出20 cm、50 cm 水位，當(dāng)雨量過大時(shí)，積水較深時(shí)更危險(xiǎn)，積水深度超過50 cm，標(biāo)識(shí)被水淹沒不易辨識(shí)，尤其在夜間有雨水的路面可能無法看清標(biāo)識(shí)，很難起到警示作用，應(yīng)標(biāo)出更高更危險(xiǎn)的水位警示標(biāo)識(shí)，覆蓋可能積水的全路段；此警戒線僅使用了黃色警告，沒有依據(jù)危險(xiǎn)程度分級(jí)。

圖3 下凹式橋路面水位警示標(biāo)識(shí)

2.3 橋側(cè)立面水位標(biāo)線

在下凹式橋側(cè)面設(shè)置水位警示標(biāo)識(shí)，如圖4所示，只在側(cè)面畫了一條警戒線，此條紅色積水警戒線延續(xù)到橋頭，顏色非常醒目，具有良好的警示效果，但沒有標(biāo)出水位數(shù)據(jù)，不便于司機(jī)觀察并作出合理判斷。此警戒線僅使用了紅色禁止，沒有依據(jù)危險(xiǎn)程度分級(jí)。

圖4 下凹式橋路面的水位警示標(biāo)識(shí)

黃山等[2]提出了在立交引道適當(dāng)位置設(shè)置警示標(biāo)志、標(biāo)線的方法，解決下穿式道路立交積水水位提前預(yù)警的問題。美國有機(jī)構(gòu)研究表明，針對(duì)洪水設(shè)置了警報(bào)標(biāo)志和自動(dòng)洪水探測(cè)/警報(bào)系統(tǒng)，包含指示燈閃爍、預(yù)先警告、繞行標(biāo)志等，甚至在積水距離路段設(shè)置路障或大門[3]。他們?cè)诼穫?cè)設(shè)置警告標(biāo)志，甚至將標(biāo)志放置在道路中央，以最大限度地提高駕駛員的能見度。

基于以上3類下凹式橋積水標(biāo)識(shí)存在的問題，借鑒黃山等[2]的研究成果，為達(dá)到提前預(yù)知、水位準(zhǔn)確、分級(jí)判斷的需求，從3方面設(shè)計(jì)下凹式橋的警示標(biāo)識(shí)系統(tǒng)：下凹式橋指路標(biāo)牌、水位警示標(biāo)牌和水位警示標(biāo)線以及依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)沿路全程設(shè)置標(biāo)識(shí)。

3 下凹式橋水位警示標(biāo)識(shí)的設(shè)計(jì)和設(shè)置

在車輛還未達(dá)到下凹式橋就提前做出預(yù)警，設(shè)置下凹式橋指路標(biāo)牌。

依據(jù)不同水深高度存在的風(fēng)險(xiǎn)，在下凹式橋區(qū)適當(dāng)位置設(shè)置警示標(biāo)志和警示標(biāo)線，用以識(shí)別下凹式橋區(qū)積水風(fēng)險(xiǎn)，作出合理判斷。

3.1 下凹式橋指路標(biāo)牌

目前，依據(jù)道路交通標(biāo)志，下凹式橋標(biāo)識(shí)如圖5所示，但是很少在指路路標(biāo)上看到下凹式橋的提示。為了預(yù)先提示駕駛員前方路段存在下凹式橋，在距離下凹式橋1 km的位置設(shè)置“下凹式橋”標(biāo)志路牌，設(shè)計(jì)圖6下凹式橋指路標(biāo)牌，包含下凹式橋警示和下凹式橋距離、基本參數(shù)，是前述圖5下凹式橋積水警示標(biāo)識(shí)的補(bǔ)充和完善，有利于早發(fā)現(xiàn)早預(yù)防。另外，為了及早完成脫險(xiǎn)離開積水區(qū)，還需要建設(shè)合法離開整套系統(tǒng)：停駛避險(xiǎn)相關(guān)交通規(guī)則、終止通行等相關(guān)設(shè)施建設(shè)，涉及車輛掉頭或分流，以及斷路措施。

圖5 下凹式橋標(biāo)識(shí)

圖6 下凹式橋指路標(biāo)牌

3.2 下凹式橋水位警示標(biāo)牌的設(shè)計(jì)

目前，《機(jī)動(dòng)車駕駛證申領(lǐng)和使用規(guī)定》的過水路面警告標(biāo)志見圖7。在這個(gè)標(biāo)志的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)警示標(biāo)牌，標(biāo)牌上包含警示涉水、水位數(shù)據(jù)、危險(xiǎn)等級(jí)等信息。依據(jù)下凹式橋積水水位和車輛涉水嚴(yán)重程度的風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系，分別以不同顏色標(biāo)識(shí)來劃分，將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)從高到低依次劃分為4級(jí)重大風(fēng)險(xiǎn)、3級(jí)較大風(fēng)險(xiǎn)、2級(jí)一般風(fēng)險(xiǎn)和1級(jí)低風(fēng)險(xiǎn)，分別用紅、橙、黃、藍(lán)4種顏色表示。可將圖7標(biāo)志外部增加對(duì)應(yīng)等級(jí)顏色，并標(biāo)明所處位置的積水深度，設(shè)計(jì)出圖8中所示系列標(biāo)牌。

圖7 過水路面警告標(biāo)志

3.3 下凹式橋水位警示標(biāo)線的設(shè)計(jì)

同時(shí)，路面警示標(biāo)線也按照上述原則，參考前文中提及的第2、3種標(biāo)線的形式，在下凹式橋路面、橋側(cè)施畫藍(lán)、黃、橙、紅4種顏色警示線，并在線上標(biāo)明積水深度，如圖8所示。

圖8 下凹式橋水位警示標(biāo)牌系列

3.4 下凹式橋積水警示標(biāo)識(shí)系統(tǒng)設(shè)置示例

大多數(shù)城市下凹式橋，尤其是鐵道橋的深度一般為5 m多。如圖9所示，下凹式橋高h(yuǎn)=5 m左右，跨度L=250 m，道路坡度i=2%左右。當(dāng)下凹式橋下積水深100 cm 時(shí)，危險(xiǎn)等級(jí)為4級(jí)，小轎車司機(jī)就有生命危險(xiǎn)，此時(shí)，水位邊緣距離橋下最深處僅有50 m，距離橋頭卻有200 m，從該處到橋頭的范圍都有生命危險(xiǎn)，因此，都應(yīng)采用紅色警示。

圖9 車輛經(jīng)過下凹式橋積水示意圖

下凹式橋積水深度越大，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)越高。當(dāng)水位大于150 cm時(shí)，小轎車完全淹沒，極端危險(xiǎn)?？紤]雨天能見度較低的影響，如果水深150 cm，紅色警示標(biāo)牌處距離橋頭較遠(yuǎn)，為了司乘人員剛到橋頭就能看到，應(yīng)增加警示標(biāo)識(shí)的設(shè)置數(shù)量，確保警示作用。下凹式橋積水警示標(biāo)識(shí)包括標(biāo)牌和標(biāo)線，依據(jù)下凹式橋積水水位警示標(biāo)牌標(biāo)線設(shè)計(jì)，從橋頭水位最高處到橋中間水位最低處，沿途分級(jí)設(shè)置水位警示標(biāo)牌標(biāo)線。下凹式橋積水警示標(biāo)識(shí)示意如圖10所示。

圖10 下凹式橋積水警示標(biāo)牌標(biāo)線設(shè)置示意圖

5 結(jié)論和建議

（1）依據(jù)下凹式橋積水水位對(duì)車輛和人員的危害程度，將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為4級(jí)：一級(jí)，水深大約15～27 cm；二級(jí)，水深大約27～50 cm；三級(jí)，水深大約50～100 cm；四級(jí)，水深超過100 cm，依次用紅、橙、黃、藍(lán)4種顏色表示風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

（2）為方便司乘人員預(yù)知險(xiǎn)情、及時(shí)了解水位、準(zhǔn)確判斷風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)了下凹式橋警示標(biāo)識(shí)：“下凹式橋”標(biāo)志指路標(biāo)牌、水位警示標(biāo)牌和標(biāo)線，分級(jí)布置在下凹式橋前，路邊和路面。

（3）下凹式橋積水水位警示標(biāo)牌和標(biāo)線包含所處位置的水深數(shù)據(jù)和危險(xiǎn)等級(jí)，有利于司乘人員就地觀察到積水深度的具體數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)避險(xiǎn)，減少汛期下凹式橋積水事故發(fā)生。

（4）本標(biāo)識(shí)系統(tǒng)實(shí)施方便可靠、效果直觀，可廣泛應(yīng)用于我國公路及城市道路下穿式道路立交區(qū)域，并可以根據(jù)各地區(qū)實(shí)際情況與其他積水防治方案相結(jié)合，全面提升我國道路積水防治能力，從而減少乃至杜絕相關(guān)安全事故的發(fā)生。