山區(qū)高速公路連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置方法

劉俊學(xué) 丁春 劉太亮 梅本強(qiáng) 何云勇 高建平

(1.四川省交通運(yùn)輸重點(diǎn)項(xiàng)目工作中心 四川成都 610041; 2.雅安市交通建設(shè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 四川雅安 625000; 3.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 四川成都 610041; 4.重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

因山區(qū)高速公路長大連續(xù)縱坡路段的里程較長、坡度大，貨車途經(jīng)這一路段會(huì)連續(xù)制動(dòng)，在這一情況下，車輛存在制動(dòng)效能降低或失效隱患，在制動(dòng)實(shí)效風(fēng)險(xiǎn)較高路段需要加強(qiáng)行車誘導(dǎo)和安全防護(hù)。同時(shí)，長大連續(xù)縱坡路段起終點(diǎn)間高差大，坡頂位置海拔高程高，可能存在冰、雪、霧和強(qiáng)暴雨等惡劣氣候條件，惡劣氣候氣象與不利線形等因素組合，極易發(fā)生安全事故。目前，已有學(xué)者基于高速公路長大連續(xù)縱坡路段事故特征分析，研究了連續(xù)縱坡路段交通安全（以下簡稱交安）改善提升措施[1-9]。本文在已有研究成果基礎(chǔ)上，以西南山區(qū)某高速公路長大連續(xù)縱坡為例，開展了現(xiàn)場實(shí)車試驗(yàn)，研究駕駛?cè)嗽陂L大連續(xù)縱坡路段行車的駕駛狀態(tài)隨行駛時(shí)間的變化規(guī)律，并據(jù)此將長大連續(xù)縱坡路段劃分為駛?cè)雴卧?、適應(yīng)單元和駛出單元，故長大連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施宜根據(jù)駕駛?cè)嗽诓煌瑔卧纳怼⑿睦硖卣鬟M(jìn)行布設(shè)，以提高設(shè)施布設(shè)的合理性與有效性。

1 連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置單元?jiǎng)澐?/h2>

由于駕駛?cè)耸苌絽^(qū)高速公路平縱線形指標(biāo)和行車路域環(huán)境的影響，駕駛?cè)嗽谶B續(xù)縱坡路段的駕駛行為和心理會(huì)不斷變化，客觀地反映出路段單元的危險(xiǎn)程度，而駕駛?cè)送字睆阶兓俜直龋ˋPCPS）則能理想地反映駕駛?cè)嗽谛熊囘^程中的心理波動(dòng)情況[10]。以西南山區(qū)某高速公路長大連續(xù)縱坡為例，開展了現(xiàn)場實(shí)車試驗(yàn)，獲取駕駛?cè)嗽陂L大連續(xù)縱坡路段的瞳孔直徑變化百分比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，從圖中可以明顯地看出4名駕駛?cè)说耐字睆阶兓俜直染尸F(xiàn)相似的規(guī)律，駕駛?cè)送字睆阶兓俜直纫还渤尸F(xiàn)3 個(gè)階梯段的變化。

圖1 長大連續(xù)縱坡路段瞳孔直徑變化百分比圖

第一段是駕駛?cè)诵熊噺?～360 s 之間所行駛的距離，即駛?cè)攵危藭r(shí)駕駛?cè)送字睆阶兓俜直仍?個(gè)階梯段中總體偏高，這是由于駕駛?cè)藙傫側(cè)腴L大連續(xù)縱坡路段對于行車環(huán)境的突然改變明顯不適應(yīng)，此時(shí)駕駛?cè)颂幱谑煜て陔A段，心理緊張感明顯，通過查閱前置攝像頭拍攝視頻發(fā)現(xiàn)，在駛?cè)腴L大連續(xù)縱坡路段1 km以內(nèi)的道路右側(cè)設(shè)置了長大下坡警告標(biāo)志，因此在第一段的前半段的瞳孔直徑變化百分比逐漸變大；在240 s時(shí)瞳孔變化百分比達(dá)到最大，結(jié)合設(shè)計(jì)資料發(fā)現(xiàn)此路段為隧道路段，后文分析不考慮隧道路段的影響，此處保留隧道路段是為了更加直觀地反映整個(gè)行車過程的階梯狀變化；第一段的后半段瞳孔直徑變化百分比仍呈現(xiàn)較大的范圍，說明此時(shí)駕駛?cè)巳匀惶幱谖催m應(yīng)階段。

第二段為360～1 440 s 間所行駛的距離，即適應(yīng)段，此時(shí)駕駛?cè)送字睆阶兓俜直入S道路條件的變化而變化，在此過程中的瞳孔直徑變化百分比明顯比第一段小，呈現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是，駕駛?cè)嗽谶@一段路的行車過程中，已經(jīng)處于對長大連續(xù)縱坡路段的行車環(huán)境的熟悉期之后，此時(shí)駕駛?cè)撕烷L大連續(xù)縱坡路段行車環(huán)境已達(dá)到新的平衡；在1 020～1 320 s 間的瞳孔直徑變化百分比大的原因是此路段為長隧道。

第三段為1 440～1 740 s 間所行駛的距離，即駛出段，在此過程中的瞳孔直徑變化百分比比前兩段都小，在1 440 s處瞳孔直徑變化百分比陡然變小，這是由于此時(shí)道路右側(cè)設(shè)置了長大下坡結(jié)束預(yù)告標(biāo)志，因此駕駛?cè)嗽谛熊囘^程中心理緊張程度明顯放松。

由此，可將山區(qū)高速公路連續(xù)縱坡路段劃分為坡前上游路段、駛?cè)雴卧⑦m應(yīng)單元和駛出單元4 段，根據(jù)駕駛?cè)颂幱诓煌瑔卧纳睦硖卣鬟M(jìn)行交安設(shè)施布設(shè)，以提高設(shè)施布設(shè)的合理性與有效性。

2 連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置技術(shù)

汽車在山區(qū)高速公路連續(xù)縱坡路段發(fā)生的交通事故多以剎車失靈為主所致，制動(dòng)鼓溫度直接反映了汽車的制動(dòng)性能狀況。已有研究表明[11]：行駛汽車制動(dòng)鼓溫度小于200 ℃時(shí)，制動(dòng)性能安全可靠；當(dāng)制動(dòng)鼓溫度介于200～250 ℃之間時(shí)，應(yīng)設(shè)置主動(dòng)交安設(shè)置保障安全；當(dāng)制動(dòng)鼓溫度介于250～300 ℃之間時(shí)，應(yīng)設(shè)置主、被動(dòng)結(jié)合的交安措施保障安全；當(dāng)制動(dòng)鼓溫度高于300 ℃時(shí)，制動(dòng)性能失效，易引發(fā)交通事故，對應(yīng)路段應(yīng)采取速度限制、設(shè)置強(qiáng)制檢查站、車道管理等措施，以提高行車安全。根據(jù)制動(dòng)鼓溫度對山區(qū)高速公路長大連續(xù)縱坡路段嚴(yán)重程度不同，將沿線交安設(shè)施設(shè)置劃分為如下4類：I類——坡段最高溫度低于200 °C；II類——坡段最高溫度達(dá)到臨界溫度250 °C；Ⅲ類——坡段最高溫度達(dá)到臨界溫度300 °C；IV 類——坡段最高溫度超過300 °C。

2.1 連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置原則

根據(jù)山區(qū)高速公路連續(xù)縱坡路段駕駛?cè)瞬煌范蔚纳硖匦裕Y(jié)合沿線交安設(shè)施設(shè)置分類，提出沿線交安設(shè)施設(shè)置原則。

（1）高速公路長大連續(xù)縱坡路段沿線設(shè)施設(shè)置，應(yīng)根據(jù)路段單元的氣候條件、平縱線形指標(biāo)及行車路域環(huán)境綜合考慮。

（2）應(yīng)按照長大縱坡坡前上游路段、下坡駛?cè)雴卧?、適應(yīng)單元、駛出單元這4 個(gè)區(qū)段，分段論證采用交通安全設(shè)施設(shè)置技術(shù)。

（3）應(yīng)結(jié)合山區(qū)高速公路連續(xù)縱坡路段交通事故特征、嚴(yán)重程度、車型比例及路域環(huán)境，充分論證貨車檢查站、貨車停車區(qū)以及增設(shè)避險(xiǎn)車道等主動(dòng)改善行車安全的工程措施的必要性。

（4）交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)階段應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注小半徑曲線路段，隧道、橋梁、各類檢查站、互通立交區(qū)段。

（5）應(yīng)加強(qiáng)坡前路段、駛?cè)雴卧⑦m應(yīng)單元、駛出單元及低限指標(biāo)路段的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，同步強(qiáng)化區(qū)間速度管控。

2.2 連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)

將長大連續(xù)縱坡路段交通安全與沿線設(shè)施劃分為I、II、Ⅲ、IV 這4 個(gè)類別，并分別根據(jù)坡前路段、駛?cè)雴卧⑦m應(yīng)單元、駛出單元4段的對行車安全的影響及其安全保障需求，制定山區(qū)高速公路長大連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1 連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置表

2.3 連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置方法

2.3.1 坡前上游路段

山區(qū)高速公路距坡頂2 km范圍為坡前上游路段，該路段應(yīng)設(shè)置長大下坡路段預(yù)告標(biāo)志，標(biāo)志內(nèi)容包括距下坡起點(diǎn)的距離、長大下坡的坡度、坡長等信息。可變信息標(biāo)志設(shè)置在貨車檢查站前適當(dāng)位置，顯示前方路況交通信息與管控措施。下游設(shè)置多個(gè)避險(xiǎn)車道時(shí)，宜對避險(xiǎn)車道進(jìn)行編號，利用可變信息標(biāo)志，發(fā)布前方避險(xiǎn)車道占用信息。

結(jié)合山區(qū)高速公路連續(xù)縱坡路段交通事故特征、嚴(yán)重程度、車型比例及路域環(huán)境，充分論證貨車檢查站設(shè)置的必要性。貨車檢查站設(shè)置于坡頂前上游2 km范圍內(nèi)的坡前上游路段，并配套設(shè)置預(yù)告標(biāo)志和標(biāo)線。貨車檢查站出入口應(yīng)距互通立交、隧道等其他設(shè)施大于1 km；貨車檢查站可設(shè)置管理用房、停車場、室內(nèi)或室外休息區(qū)、加水點(diǎn)、貨車制動(dòng)力檢測設(shè)施；站內(nèi)宜通過宣傳欄、宣傳冊，采取圖表、圖片、文字說明等形式，告知駕駛?cè)讼掠芜B續(xù)長下坡路段的道路狀況、禁止空擋下坡等操作建議。

2.3.2 駛?cè)雴卧?/p>

連續(xù)縱坡路段駛?cè)雴卧捎靡韵鹿こ碳夹g(shù)措施：距坡頂500 m范圍內(nèi)，設(shè)置含有連續(xù)長大下坡的坡度、坡長信息的告示或警告標(biāo)志；距坡頂1.5 km 附近設(shè)置貨車低擋下坡告示標(biāo)志。山區(qū)高速公路連續(xù)縱坡坡前上游路段及駛?cè)雴卧话苍O(shè)施布置見圖2。

圖2 坡前上游路段、駛?cè)雴卧话苍O(shè)施布置示意圖

2.3.3 適應(yīng)單元

連續(xù)縱坡路段駛?cè)雴卧c駛出單元之間的路段為適應(yīng)單元，該路段交安設(shè)施設(shè)置方法如下：坡中緩坡視距條件較的位置設(shè)置長大下坡剩余長度標(biāo)志，當(dāng)連續(xù)縱坡超過10 km 時(shí)，間隔3～5 km 重復(fù)設(shè)置長大下坡剩余長度標(biāo)志，提醒駕駛?cè)酥?jǐn)慎駕駛；坡中緩坡路段設(shè)置可變信息標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時(shí)預(yù)告路況、交通信息及前方路段避險(xiǎn)車道占用情況等。在檢查站、隧道、急彎陡坡、互通立交等路段之前，設(shè)置相應(yīng)的警告標(biāo)志、誘導(dǎo)設(shè)施和路面減速設(shè)施。隧道入口段（3 s行程范圍）、急彎陡坡路段的路面抗滑指標(biāo)低于“良”等級時(shí)，采取相應(yīng)措施提高路面抗滑性能指標(biāo)。

長大連續(xù)縱坡路段嚴(yán)重程度在Ⅲ級或IV級時(shí)，且坡長超過15 km時(shí)，應(yīng)結(jié)合路段縱坡和平面線形布置，在坡中緩坡位置，結(jié)合路側(cè)地形條件論證設(shè)置貨車停車區(qū)。貨車制動(dòng)安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)置在貨車停車區(qū)（點(diǎn)）前2 km范圍內(nèi)。

2.3.4 駛出單元

連續(xù)縱坡路段駛出單元，也是長大連續(xù)縱坡的坡底路段，該路段交通安全設(shè)施設(shè)施方法如下：在坡底處設(shè)置公路連續(xù)長大下坡路段結(jié)束標(biāo)志；在隧道、急彎陡坡、互通立交口等路段之前，設(shè)置相應(yīng)警告標(biāo)志、誘導(dǎo)設(shè)施和路面減速設(shè)施；隧道入口段（3 s 行程范圍）、急彎陡坡路段的路面抗滑指標(biāo)低于“良”等級時(shí)，采取相應(yīng)措施提高路面抗滑性能指標(biāo)[12]。適應(yīng)單元與駛出單元交安設(shè)施布置示意圖如圖3所示。

圖3 適應(yīng)單元及駛出單元交安設(shè)施布置示意圖

3 結(jié)論

通過對西南山區(qū)某高速公路長大連續(xù)縱坡路段開展現(xiàn)場實(shí)車試驗(yàn)，研究了駕駛?cè)擞陂L大連續(xù)縱坡路段行車的駕駛狀態(tài)隨行駛時(shí)間的變化規(guī)律，提出了連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置方法，結(jié)論如下。

（1）定義了山區(qū)高速公路連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置單元，駕駛?cè)笋側(cè)脒B續(xù)縱坡路段前為坡前上游路段，行駛0～360 s之間的行駛距離為駛?cè)雴卧?60～1 440 s之間的行駛距離為適應(yīng)單元，1 440～1 740 s 間的行駛距離為駛出單元。

（2）根據(jù)制動(dòng)鼓溫度對山區(qū)高速公路長大連續(xù)縱坡路段嚴(yán)重程度不同，將沿線交安設(shè)施設(shè)置劃分為I、II、Ⅲ、IV這4類，根據(jù)不同單元對行車安全的影響及其安全保障需求，制定了山區(qū)高速公路長大連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，可供山區(qū)高速公路連續(xù)縱坡路段交安設(shè)施設(shè)計(jì)參考。