蔣東波

(深圳高速工程顧問有限公司)

1 引言

山區(qū)公路由于地形、地貌、地質(zhì)條件等因素的限制，在一些特殊困難路段不得不采用連續(xù)長下坡。目前國內(nèi)公路長陡下坡路段幾乎全部為事故多發(fā)路段，有人稱之為“死亡之路”或“鬼門關(guān)”。近年來，為了降低長陡坡路段的交通事故率和嚴(yán)重度，在公路的連續(xù)下坡路段設(shè)置了避險(xiǎn)車道。但由于我國避險(xiǎn)車道起步較晚，相關(guān)的研究較少，相應(yīng)的規(guī)范或指南還沒有出臺，我國避險(xiǎn)車道的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)速度、駛?cè)虢?、線形、交通工程設(shè)施等方面還存在一定的問題，給使用避險(xiǎn)車道的司機(jī)和車輛帶來不少安全隱患，尤其是不能保證駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道的失控汽車與駕駛員的安全，失控車輛在避險(xiǎn)車道內(nèi)發(fā)生二次事故。

2 避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)需要解決的問題

在避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)時(shí)需要從系統(tǒng)、全局的觀點(diǎn)考慮，而不僅局限于避險(xiǎn)車道附近路段及路況，需要依次解決以下基本問題:(1)收集并分析主要影響避險(xiǎn)車道設(shè)置的因素，如地形、事故分布、坡長坡度、平曲線、剎車片溫度、平均日交通量、貨車所占百分比等;(2)分析是否需要設(shè)置避險(xiǎn)車道;(3)避險(xiǎn)車道應(yīng)設(shè)置在什么位置;(4)合理確定避險(xiǎn)車道的設(shè)計(jì)參數(shù)，如設(shè)計(jì)速度、避險(xiǎn)車道駛?cè)虢嵌?、避險(xiǎn)車道長度、寬度、制動(dòng)床集料材料和鋪設(shè)深度等;(5)合理設(shè)計(jì)避免二次事故發(fā)生的輔助設(shè)施和管理措施;(6)除避險(xiǎn)車道及其輔助設(shè)施外，還需要采取哪些安全措施，如防滑彩色路面、降溫池等。

3 設(shè)計(jì)指標(biāo)與參數(shù)的確定

3.1 設(shè)置條件

當(dāng)新建公路平均縱坡≥4%，連續(xù)坡長≥3 km，交通組成中大、中型車輛比例占50%以上且載重車缺乏輔助制動(dòng)裝置時(shí)，宜在長陡下坡路段的右側(cè)山坡上的適當(dāng)位置設(shè)置緊急避險(xiǎn)車道，以便使失控車輛能夠駛離主車道，并安全減速直至停止，避免事故的發(fā)生。對于已建公路的緊急避險(xiǎn)車道設(shè)置的重要依據(jù)是調(diào)查事故多發(fā)點(diǎn)、頻率、嚴(yán)重度等因素。

3.2 避險(xiǎn)車道位置的確定

避險(xiǎn)車道位置的確定有3種方法:工程經(jīng)驗(yàn)法、事故發(fā)生頻率法和車輛制動(dòng)性能判別法。目前我國避險(xiǎn)車道的設(shè)計(jì)主要依靠工程經(jīng)驗(yàn)法、事故頻率法。工程經(jīng)驗(yàn)法一般用于規(guī)劃或新建道路避險(xiǎn)車道位置的確定，事故頻率法用于運(yùn)營道路避險(xiǎn)車道位置的確定。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)定性分析，避險(xiǎn)車道一般設(shè)置在以下位置:(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平曲線相接處是容易發(fā)生交通事故，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出發(fā)，駕駛員更易接受長坡路段下半段使用避險(xiǎn)車道。(3)在長大縱坡的特殊點(diǎn)(如居民密集區(qū)、互通立交、隧道)之前，避免失控車輛對其產(chǎn)生破壞，宜在適當(dāng)位置設(shè)置避險(xiǎn)車道。

3.3 避險(xiǎn)車道的設(shè)計(jì)速度

避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)速度是指失控汽車駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道后能安全減速至停車，成功避險(xiǎn)的最大駛?cè)胨俣取Ｆ錄Q定制度動(dòng)坡床長度和端部緩沖設(shè)施的一個(gè)關(guān)鍵性因素。在山區(qū)公路的長大下坡路段，失控汽車在駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道避險(xiǎn)之前，由于引起汽車失控的原因不同，失控時(shí)的地點(diǎn)及時(shí)間不同，會造成失控汽車之間的車速可能會差異較大。目前在設(shè)計(jì)，尤其在低等級公路設(shè)計(jì)時(shí)，選取計(jì)算速度的隨意性比較大，設(shè)計(jì)車速往往偏低，，導(dǎo)致避險(xiǎn)車道長度不足。美國AASHTO的綠皮書指出:避險(xiǎn)車道的設(shè)計(jì)車速最小值為128.7km/h，根據(jù)美國調(diào)查失控車輛的車速結(jié)果顯示:失控狀態(tài)下的車輛車速很少超過145 km/h，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，不管公路等級高低，避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)車速度最低120 km/h，最高150 km/h。如深圳鹽三公路設(shè)計(jì)車速30 km/h的三級公路，避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)速度取80 km/h，事故車輛沖入其避險(xiǎn)車道時(shí)，車速超過100 km/h，所以從安全的角度考慮，避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)車速應(yīng)不低于120 km/h。

3.4 避險(xiǎn)車道的引道設(shè)計(jì)

引道是連接主線與避險(xiǎn)車道之間的過渡段，其作用有:(1)為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)入避險(xiǎn)車道車輛的同軸車輪一起駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道的路床，以防止側(cè)翻;(2)防止駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道的車輛將砂礫濺回到公路行車道上;(3)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，減少因車輛失控給駕駛員帶來的極度恐慌，而不致于失去正常的判斷能力。根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)及美國的相關(guān)研究，單車道的避險(xiǎn)車道引道長度不應(yīng)小于100 m，多車道不應(yīng)小于310 m，引道寬度應(yīng)在3.75 m至5.7 m之間。

3.5 避險(xiǎn)車道線形與駛?cè)虢?/h3>

避險(xiǎn)車道是為失控車輛設(shè)計(jì)的，線形應(yīng)為直線，主要基于失控車輛不能適應(yīng)曲線線形，失控車輛有可能沖出避險(xiǎn)車道，造成二次事故發(fā)生。避險(xiǎn)車道與公路行車道之間的夾角盡可能為零，主要基于于駕駛員不需要操作方向盤即可駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道，同時(shí)，與公路行車道平行的避險(xiǎn)車道還可以使道路用地最省。所以在曲線段設(shè)置避險(xiǎn)車道時(shí)應(yīng)盡量以切線方向切出，但在實(shí)際工程中往往有避險(xiǎn)車道起點(diǎn)處于直線段上，此時(shí)避險(xiǎn)車道的駛?cè)虢铅敛粦?yīng)過大，一般小于5°，以免產(chǎn)生橫向滑移而引起側(cè)翻。當(dāng)緊急避險(xiǎn)車道的駛?cè)虢谴笥?°而小于10°時(shí)，易產(chǎn)生橫向滑移，在駛?cè)刖o急避險(xiǎn)車道時(shí)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。為了安全起見，盡可能使緊急避險(xiǎn)車道的駛?cè)虢切∮?°。

3.6 避險(xiǎn)車道長度

緊急避險(xiǎn)車道的長度是根據(jù)駛?cè)胨俣?、坡度、坡床材料的滾動(dòng)阻力系數(shù)而確定的。綜合考慮汽車滾動(dòng)阻力和坡度的影響，緊急避險(xiǎn)緩沖區(qū)的長度計(jì)算公式如下:

式中:L為停車距離，m;v2為進(jìn)入速度，km/h;G為坡度，%;R為滾動(dòng)阻力系數(shù)。

目前避險(xiǎn)車道材料有沙子、天然砂礫、碎石。但這些都不是最好的砂床材料，不能提供有效的滾動(dòng)阻力系數(shù)。據(jù)美國資料研究，好的砂床材料應(yīng)是圓形、在車輪的碾壓下上下礫石通過相互滾動(dòng)、置換，使車輛更容易陷入。最理想的礫石粒徑應(yīng)在1.27 cm左右，最小在0.63 cm，最大在3.81 cm。這樣粒徑的礫石具有較高的滾動(dòng)阻力系數(shù)。常用材料的滾動(dòng)阻力系數(shù)見表1。選用適當(dāng)制動(dòng)砂床材料可有效地減少長度、坡度，降低工程造價(jià)。

表1 不同材料滾動(dòng)阻力系數(shù)

制動(dòng)砂床一定深度是保證材料完全發(fā)揮其滾動(dòng)阻力的必要條件。制動(dòng)砂床的材料深度不應(yīng)小于46 cm，一般來說深度范圍在46～76 cm，材料的深度應(yīng)由淺至深，由7 cm過渡至最大深度，過渡段長度不宜小于30 m，其后以最大深度攤鋪。

3.7 緊急避險(xiǎn)車道的其它設(shè)計(jì)

為了及時(shí)對失控車輛施救，服務(wù)車道的設(shè)置是必不可以少的，其寬度一般以3.5～4.0 m為宜。為了避免砂床污染及快速干燥，在避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮完善的排水設(shè)施。避險(xiǎn)車道還需要完善的交通工程設(shè)施，如預(yù)告標(biāo)志、標(biāo)線，禁止駛?cè)耄瑖?yán)禁停車、事故報(bào)警電話等，在特長連續(xù)下坡路段還需要設(shè)置避險(xiǎn)車道的分布圖。在有條件的地方可以設(shè)置照明、視頻監(jiān)視等設(shè)施，以增加避險(xiǎn)車道的安全性。單一的方式往往不能很好的解決問題，需要結(jié)合其他相關(guān)設(shè)施，所以緊急避險(xiǎn)車道的設(shè)置還可以結(jié)合降溫池、防滑減速標(biāo)線、緊急停靠、控制超車等相關(guān)方法，更有效地解決長陡路段的安全問題。

4 工程實(shí)例

清(遠(yuǎn))連(州)一級公路升級改造(高速)工程連州至鳳埠段位于粵北山區(qū)，全長27.5 km，設(shè)計(jì)速度80 km/h，整體路基寬度為21.5 m和24.5 m，分離式路基寬度為12.2 5 m，為雙向四車道山區(qū)高速公路。貨車多，超載嚴(yán)重。項(xiàng)目JK2128+480～K2134+660存在一長下坡(長6.18 km)。高程從海拔280.865 m聚降到95.782 m，其中最大縱坡4%，平均縱坡3.0%。在改造之前，此路段就經(jīng)常發(fā)生交通事故，屬于典型的交通事故多發(fā)路段。為給可能失控的車輛增加一條“救生通道”，設(shè)計(jì)時(shí)在JK2131+400、K2134+200處設(shè)置了二處避險(xiǎn)車道。下面以JK2131+400處的避險(xiǎn)車進(jìn)行簡單介紹:根據(jù)長下坡路況及實(shí)際地形，在JK2131+400處布設(shè)避險(xiǎn)車道，離坡頂2.92 km處，此地段離下坡有一定的距離，無視距障礙，土建工程量相對較小。車道入口與正線的夾角采用4°。避險(xiǎn)車道縱坡采用12%。砂床最小粒徑為5 mm，最大為30 mm級配良好的豆粒石，厚度為50 cm。墊層采用18 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石。避險(xiǎn)車道長度為:L=130 ×130/(254(0.25+0.12))=180 m。由于避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)速度相對較大，再增加避險(xiǎn)車道的長度較難，造價(jià)迅速增加，所以本項(xiàng)目采取直接計(jì)算長度，并沒有預(yù)留安全長度，采取在避險(xiǎn)車道端部加設(shè)防撞墻以及二層輪胎柔性防護(hù)設(shè)施，以保證特殊情況的事故車輛在安全車速碰撞的條件下基本無人車傷亡。避險(xiǎn)車道路的平面布置如圖1。

圖1 避險(xiǎn)車道路平面布置

5 結(jié)束語

目前我國避險(xiǎn)車道的數(shù)量迅速增加，避險(xiǎn)車道對于降低長陡路段的交通事故率、減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失起到了明顯的作用。但從目前避險(xiǎn)車道使用情況來看，避險(xiǎn)車道的設(shè)置還存在一定的問題，經(jīng)常有媒體報(bào)道避險(xiǎn)車道內(nèi)二次事故的發(fā)生，造成車毀人亡的情況。所以更加合理的設(shè)計(jì)、使用和管理避險(xiǎn)車道成為當(dāng)務(wù)之急。

［1］黃秀成，田喜東，孫智勇.粵贛高速公路避險(xiǎn)車道的安全性評價(jià)［J］.公路，2005，(12).

［2］周榮貴.公路縱坡坡度與坡長限制的研究［M］.北京:北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)，2004.

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