馬 勇

新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院(集團(tuán))有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830002

隨著交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，公路工程作為拉動(dòng)區(qū)域交流的關(guān)鍵項(xiàng)目，其建設(shè)步伐也在日益加快。其中，山區(qū)公路由于山區(qū)地勢(shì)起伏大、水文地質(zhì)條件復(fù)雜、交通安全設(shè)施不完善等原因，導(dǎo)致安全事故頻發(fā)，甚至可能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。鑒于此，應(yīng)當(dāng)建設(shè)山區(qū)公路避險(xiǎn)車道來(lái)緩解交通擁堵或二次事故[1]。

1 山區(qū)公路避險(xiǎn)車道類型及常見(jiàn)問(wèn)題

1.1 避險(xiǎn)車道類型

公路避險(xiǎn)車道一般劃分為上坡式、平坡式、下坡式、砂堆式等[2]。其中，下坡式避險(xiǎn)車道的效果較差，而上坡式避險(xiǎn)車道能夠有效降低車輛行駛速度，確保車輛行駛安全性和經(jīng)濟(jì)性，在山區(qū)公路中得到了廣泛應(yīng)用。上坡式避險(xiǎn)車道具體形式如圖1所示。

圖1 上坡式避險(xiǎn)車道

1.2 避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

（1）設(shè)置位置不合理。避險(xiǎn)車道位置的選擇是影響公路上車輛行駛安全性的基礎(chǔ)條件。山區(qū)公路直線較短，以圓曲線和緩和曲線為主。如果山區(qū)公路避險(xiǎn)車道設(shè)置在小半徑曲線上或之后，一旦車輛失控，行車速度迅速提高，駕駛?cè)藛T難以及時(shí)駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道，從而對(duì)路側(cè)護(hù)欄或終點(diǎn)防撞墻產(chǎn)生猛烈的沖擊碰撞，導(dǎo)致交通事故發(fā)生。

（2）制動(dòng)車道減速效果差。如果山區(qū)公路制動(dòng)車道端部沒(méi)有設(shè)計(jì)減速消能設(shè)施，車輛駛到制動(dòng)車道末仍保持一定的速度，可能發(fā)生車輛沖出避險(xiǎn)車道或撞至山體現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅駕駛?cè)思俺丝偷娜松戆踩?/p>

（3）與主線夾角或引道設(shè)計(jì)不合理。當(dāng)山區(qū)公路的避險(xiǎn)車道和主線之間的交角大于某一臨界值時(shí)，難以確保制動(dòng)失靈的車輛駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道，此時(shí)可通過(guò)設(shè)計(jì)引道來(lái)連接主線與避險(xiǎn)車道，為駕駛?cè)颂峁┳銐蚍磻?yīng)時(shí)間，從而引導(dǎo)主線上的失控車輛成功駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道。但是，道路工程師對(duì)山區(qū)公路避險(xiǎn)車道的引道重視程度不足，部分公路項(xiàng)目甚至不設(shè)計(jì)引道，造成了較大的安全隱患。

（4）制動(dòng)車道材料選擇不合理。性能良好的材料能夠?yàn)檐囕v減速提供較大的滾動(dòng)阻力，有效降低避險(xiǎn)車道長(zhǎng)度和縱坡。目前，山區(qū)公路避險(xiǎn)車道材料存在兩個(gè)問(wèn)題：①材料粒徑大，導(dǎo)致所鋪筑的制動(dòng)車道滾動(dòng)阻力系數(shù)小，車輪陷入深度不足，應(yīng)盡可能地選擇粒徑級(jí)配良好的圓形或橢圓形顆粒；②不同性能或級(jí)配的材料在制動(dòng)車道混合填筑，導(dǎo)致路面摩阻力橫向分布不均勻，大幅提高了車輛發(fā)生側(cè)翻事故的可能性。

2 山區(qū)公路避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)方法

山區(qū)公路的避險(xiǎn)車道應(yīng)當(dāng)綜合考慮坡長(zhǎng)、坡度、平曲線半徑、平均日交通量、重載車輛百分比、與居民點(diǎn)距離、與收費(fèi)站距離等因素[3]。

2.1 避險(xiǎn)車道位置設(shè)計(jì)

山區(qū)公路交通事故較頻繁，避險(xiǎn)車道位置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是找出車輛容易產(chǎn)生失靈、失控現(xiàn)象的位置，為車輛提供安全場(chǎng)所。避險(xiǎn)車道的位置確定可采用工程實(shí)踐法、交通事故頻率法、車輛制動(dòng)器性能分析法等。

（1）工程實(shí)踐法。工程實(shí)踐法指的是設(shè)計(jì)人員參考類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)選擇避險(xiǎn)車道的位置，一般可將其布置在連續(xù)長(zhǎng)大下坡的下半部分。工程實(shí)踐法主要用于新建公路避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)，受設(shè)計(jì)人員的主觀意識(shí)影響較大，對(duì)于同一路段，不同設(shè)計(jì)人員對(duì)車輛行駛安全性的認(rèn)識(shí)可能存在較大差異。

（2）交通事故頻率法。交通事故頻率法用于山區(qū)公路避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料是往年交通事故數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)之前找出交通事故發(fā)生概率較大的位置。相對(duì)于工程經(jīng)驗(yàn)法而言，該方法屬于定量分析，設(shè)計(jì)成果更加準(zhǔn)確。

（3）車輛制動(dòng)器性能分析法。車輛在連續(xù)下坡路段會(huì)連續(xù)剎車，導(dǎo)致行車制動(dòng)器的溫度不斷升高。車輛制動(dòng)器性能分析法即利用車輛制動(dòng)器的溫度來(lái)擬定避險(xiǎn)車道設(shè)置。相關(guān)調(diào)查成果表明，行車制動(dòng)器溫度＞200℃后，制動(dòng)效果會(huì)產(chǎn)生明顯降低；行車制動(dòng)器溫度達(dá)到260℃后，制動(dòng)效果基本完全喪失。此時(shí)，可通過(guò)預(yù)測(cè)模型來(lái)確定避險(xiǎn)車道距離坡頂?shù)拈L(zhǎng)度L，即避險(xiǎn)車道位置。計(jì)算公式如下[4]：

式中：T為車輛制動(dòng)器的溫度，℃；i為避險(xiǎn)車道的坡度，°；v為行車速度，km/h。

2.2 避險(xiǎn)車道幾何參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）避險(xiǎn)車道線形。避險(xiǎn)車道線形需與其連接的主線線形相互協(xié)調(diào)，保證車輛安全駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道。避險(xiǎn)車道的線形首先應(yīng)能保證駕駛?cè)说囊曇埃瑧?yīng)以直線為主，盡量不在圓曲線路段設(shè)計(jì)避險(xiǎn)車道。原因是車輛行駛在曲線路段會(huì)產(chǎn)生較大的離心力，可能導(dǎo)致發(fā)生車輛側(cè)翻事故。

（2）避險(xiǎn)車道長(zhǎng)度。避險(xiǎn)車道長(zhǎng)度計(jì)算應(yīng)綜合考慮車輛極限速度、車道材料、車道坡度、受力情況等參數(shù)。由《公路安全保障工程實(shí)施技術(shù)指南》可知，山區(qū)公路避險(xiǎn)車道S計(jì)算公式如下：

式中：μ為車輛輪胎和避險(xiǎn)車道的摩擦因數(shù)，與車道材料類型密切相關(guān)。

μ取值時(shí)可參考避險(xiǎn)車道摩擦因數(shù)推薦值，如表1所示。

表1 避險(xiǎn)車道摩擦因數(shù)推薦值

（3）避險(xiǎn)車道橫斷面。山區(qū)公路避險(xiǎn)車道橫斷面要素有制動(dòng)車道、救援車道、安全帶及防撞設(shè)施等，如圖2所示。

圖2 避險(xiǎn)車道橫斷面要素（單位：m）

制動(dòng)車道：制動(dòng)車道寬度應(yīng)最少能停放一輛車，寬度≥4.5m；如果制動(dòng)車道設(shè)置為停放車輛≥2，避險(xiǎn)車道寬度宜為 8～ 12m。

救援車道：救援車道是為了確保救援車輛的正常通行，以快速修復(fù)失控車輛，避免其他車輛駛進(jìn)避險(xiǎn)車道導(dǎo)致二次事故。救援車道通常設(shè)計(jì)為單車道，寬度≥3.5m。

安全帶：安全帶寬度等于制動(dòng)車道左側(cè)邊緣與防撞設(shè)施的距離，這是為了避險(xiǎn)車輛駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道后，在各種外力作用下產(chǎn)生偏移或側(cè)滑而撞擊路側(cè)安全設(shè)施，甚至沖突避險(xiǎn)車道，安全帶寬度≥1m。

防撞設(shè)施：主要設(shè)置在避險(xiǎn)車道兩側(cè)或終點(diǎn)，起到誘導(dǎo)視線或防撞作用。用于避險(xiǎn)車道兩側(cè)的防撞設(shè)施可選擇波形梁護(hù)欄或混凝土護(hù)欄，防撞等級(jí)不低于SB級(jí)；用于避險(xiǎn)車道終點(diǎn)的防撞設(shè)施可采用混凝土防撞墻。

3 山區(qū)公路避險(xiǎn)車道安全性評(píng)價(jià)

山區(qū)公路避險(xiǎn)車道安全性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵是選取合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。由上文可知，影響避險(xiǎn)車道安全性的因素較多，沒(méi)有必要全部作為評(píng)價(jià)指標(biāo)考慮進(jìn)來(lái)，應(yīng)分清主次，否則會(huì)大幅增加評(píng)價(jià)工作量和評(píng)價(jià)成本。

評(píng)價(jià)方法可采用價(jià)值分析法。該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，先根據(jù)指標(biāo)的重要性程度來(lái)賦予單項(xiàng)指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重，再加權(quán)計(jì)算出公路避險(xiǎn)車道的總價(jià)值。其中，單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重可邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家進(jìn)行打分得到，具體可根據(jù)式（3）計(jì)算：

式中：V為避險(xiǎn)車道總價(jià)值；w1為避險(xiǎn)車道單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)價(jià)值；v1為避險(xiǎn)車道單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。

4 結(jié)論

通過(guò)分析山區(qū)公路避險(xiǎn)車道類型、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及安全性評(píng)價(jià)方法，主要得出以下結(jié)論：

（1）山區(qū)公路避險(xiǎn)車道包括上坡式、平坡式、下坡式、砂堆式等，其中避險(xiǎn)效果最好的是上坡式，下坡式相對(duì)較差；

（2）公路避險(xiǎn)車道的位置確定可采用工程實(shí)踐法、交通事故頻率法或車輛制動(dòng)器性能分析法；

（3）山區(qū)公路避險(xiǎn)車道線形應(yīng)與主線相協(xié)調(diào)，且設(shè)計(jì)其長(zhǎng)度和寬度時(shí)應(yīng)綜合考慮車輛極限速度、車道坡度、受力情況、車道功能等因素；

（4）山區(qū)公路避險(xiǎn)車道安全性評(píng)價(jià)可采用價(jià)值分析法。