山区公路避险车道设计浅议

山区公路避险车道设计浅议摘要：随着我国公路建设的发展，交通的安全问题越来越受到人们的关注，特别是近年来大型车容易在长大坡段引发的严重交通事故，更引发了人们对山区公路安全问题的探讨。避险车道是改善连续长大下坡路段的交通安全状况最为有效的工程措施，本文系统地总结了避险车道的类型、设计方法、设置地点、线形、坡度、配套设施等，对避险车道的设计做了较为系统地阐述。关键词：山区公路；交通事故；道路安全；避险车道。我国幅员广大，地域辽阔，其中有69%为山区。相对于平原地区而言，山区的地形、地质、水文等自然条件复杂，生态环境制约较大,限制条件与影响因素众多。因此山区公路往往存在着曲线半径较小、坡度大、坡道长和视距不良等不利于交通安全行车安全的情况。近年来的特大交通事故多发生在西部省区的山区道路上。大型车的刹车问题是引起交通事故的主要原因之一。避险车道（TruckEscapeRamps）作为提高交通安全的一种道路设计措施已经在国内外得到广泛的应用。不少学者对于避险车道的设计进行了大量的研究，取得了一些研究成果。1避险车道避险车道最早起源于20世纪50年代的美国,为了使主线车流中失去控制的车辆能够减慢行驶速度并且停止下来,因而在主线道路旁设置的一种辅助车道。避险车道一般设置在公路长大下坡路段。设置避险车道的原理是把失控车辆的动能转化为重力势能和抵抗路面摩擦的能量,从而使车辆停下来,以保障行车安全和驾驶员生命财产不受损害。根据实际条件采用不同的纵断面线形,避险车道分为砂堆型避险车道、坡度降低型避险车道、坡度增加型避险车道、水平型避险车道4种类型，4种形式的避险车道各有优缺点,各种形式的选择主要受地形、环境、气候、造价、养护维修、容易失控驶入的车辆车型、所载货物特点等因素的影响,目前国内应用最多、经济合理和有效的形式是坡度增加型避险车道。2避险车道地点选择避险车道设置位置的确定非常关键，美国“运输工程师协会”于1989年签发了“紧急避险车道设置必要性指南”认为紧急避险车道是否有必要设置的主要考虑因素为如下3个方面,即:事故率；平面线形与车辆运行速度之间的相关关系；导致严重交通事故的安全隐患。根据以上三种因素，提出了确定避险车道设置位置的三种方法:工程经验法、事故发生频率法和坡度严重率分级系统法。目前,我国避险车道位置的确定依靠工程经验、事故频率两种方法。工程经验法一般用于规划或设计中道路避险车道位置的确定,事故频率法用于运营道路避险车道位置的确定。采用工程经验法时避险车道一般设置在连续下坡或陡坡路段小半径曲线前方。连续下坡路段或陡坡路段与小半径曲线相接处是事故多发点,在车辆驶入小半径曲线前,宜沿曲线切线设置避险车道。在连续长下坡的下半部也应设置避险车道。从驾驶员行车心理角度分析,驾驶员更易接受长坡路段下半段使用避险车道,车辆失控的统计分析也反映出此种路段是车辆失控的重点区域。采用事故频率法时，是以事故统计数据为依据,再结合地形地势条件确定运营道路避险车道的位置。采用坡度严重率分级系统的核心是计算载重车辆对应的最大安全行驶速度。计算机计算出在选定长坡条件下车辆每行驶一定的距离时刹车片的温度,再根据汽车动力学原理反算车辆行驶速度。由此,这个系统就可以定量地分析各长坡路段各种车辆的安全性能,筛选出存在安全隐患的路段,从而为避险车道位置的确定提供依据。3避险车道设计避险车道的设计应同时完成两个作用:一是使制动失灵车辆分离出主线,避免对主线车辆的干扰；二是制动失灵车辆进入避险车道后,能以安全的速率平稳减速停车,不应出现伤亡、车辆严重损坏的情况。现场调查已建成的避险车道的数据和评价使用效果，拟合出参数组合的初步计算公式，获取比较合理的参数组合，为避险车道的建设提供依据。3.1.引道与交角避险车道引道可以给刹车失灵车辆驾驶员提供充分的反应时间和足够的空间,操纵车辆沿引道安全地驶入避险车道制动坡床,使驾驶员减少因车辆失控带来的极度恐慌而失去正常的判断能力。引道的终点应设置成方型,使刹车失灵车辆的前轴两轮能够同时进入避险车道,避免因前轴两轮受力不均而导致车辆侧翻。根据驾驶员的视觉及心理反应特点,驾驶员从看见引道到作出判断并采取行动的时间大约需3s。根据这一反应时间可以计算引道的最小设计长度。例如失控车辆的速度按120km/h计算,则引道的最小长度应为100m。为了便于刹车失灵车辆平稳驶入,避险车道与主线的交角应尽可能地小。经验表明,当偏角超过11°时,驾驶员就不易保持驾驶方向上的稳定,因此与主线的交角以小于11°为宜。3.2.避险车道长度为了保证刹车失灵车辆在避险车道末端前安全停车,避险车道的最小长度应为失控货车停车所需的最小距离。对于上坡型避险车道,可通过失控车辆入口速度、避险车道坡度、避险车道集料的滚动摩擦系数等,采用运动学公式计算出来。L=V2/[254(i+Df)]式中:V为车辆的驶入速度；i为坡度；Df为滚动阻力系数,见表1。表1轮胎与各种材料之间的滚动阻力系数值材料Df值材料Df值硅酸盐水泥混凝土0.01松散的碎石0.05沥青混凝土0.012松散的砂砾0.1压实的砂砾0.015砂子0.15松散的含砂泥土0.037豆型砂砾0.25若要保证避险车道避险车道长度满足使用要求,需对车辆驶入速度进行正确预测,寻求工程建设成本与安全效果的最佳平衡点。建议不同等级公路,货车的驶入速度如表2取值。表2�驶入速度建议值道路等级驶入速度/(km/h)高速公路、一级公路100~120二级公路80~100三级公路60~803.3.避险车道宽度避险车道制动床的宽度至少需要4m,才能容纳一辆货车顺利驶入。同时需要考虑到的情况是,将驶入避险车道的失控货车拖出需要一定的时间,而在一个较短的时间段内可能有两辆或更多的刹车失灵货车驶入避险车道,所以避险车道制动床的宽度越宽越好。推荐的避险车道制动床宽度最小值为8m；在地形条件不允许的情况下可适当减小,但应不低于4m。3.4.避险车道坡度避险车道的纵坡应适应地形的变化,由预估设置位置的地形条件决定。。在地形条件不足以设置足够长的避险车道时,可适当增加坡度,但不能过大,否则驾驶员会心存恐惧。同时,坡度设置应考虑货车的纵向稳定性,应保证失控车辆不发生倒溜。综合考虑地形、工程造价、避险车道集料、驾驶员心理和车辆稳定性等因素,建议避险车道避险车道纵坡的设置为:砂类材料不超过10%、碎石类材料不超过15%、砾石类材料不超过20%。3.5避险车道材料一定深度的集料是保证避险车道充分发挥作用的必要条件,推荐避险车道集料深度为1.1m。当制动失灵车辆驶入避险车道时,车轮将陷入集料进而增大车辆前行阻力。为了使车辆平稳地减速停车,避险车道集料的铺设应由浅入深逐渐过渡到完全深度。避险车道入口处集料的最小铺设深度为75mm,沿避险车道方向在最初30～60m范围内逐渐过渡,直到完全深度。集料可选豆型砂砾等材料，避险车道集料的铺设深度变化应平缓,不可出现跳跃或落差。在使用后应及时清理各种污染物,定期及时翻松集料,清除各种障碍,避免失控车辆在避险车道内发生侧翻事故。3.6避险车道的消能设施在避险车道末端设置消能减速设施可提供更加安全的保障,是十分必要的。此类设施主要有4类,即集料堆、消能桶、废旧轮胎和拦截网。设计时应保证制动失灵车辆在与这些设施碰撞时速度不超过40km/h。3.7避险车道的服务车道和地锚对于载重汽车来讲滚动阻力的特性是安全的,但又成了车辆驶离避险车道的障碍。因此,设计紧急避险车道时,要考虑到救援车辆拖车时的服务需求,需进行服务车道和地锚的设计。辅助车道是供救援车辆牵引货车时使用的,地锚则是货车离开避险车道的辅助设施。美国“运输工程师协会”指出:如果在紧急避险车道设计辅助车道,设计者还需要进行相应的交通组织设计,即通过相应的交通标识设计,确保使用紧急避险车道的驾驶员能够区分避险车道与服务车道,且能使车辆在进入引道前可获得目前避险车道的使用状况等相关信息,尤其应重视在夜间情况下使用紧急避险车道时的安全保障设计。3.8其他设施(1)经调查,坡床集料被污染的主要原因是缺乏适当的排水系统。为了保证避险车道的耐久性,保证坡床的干燥,避免坡床集料被污染,需要设置完备的排水系统。如在避险车道两侧设置排水沟、在坡床底部设置横向排水管防止坡床集料积水,通过这些措施来保证避险车道正常地发挥作用。(2)为了能使下坡车辆的驾驶员及时、清楚地看到避险车道的位置,应分别在坡顶以及避险车道前方的1000m、500m、100m处,设置醒目的交通标志或可变情报板,并配合标志设计完善的分流渠化标线,引导驾驶员进入避险车道。(3)在避险车道设置防护等级适当的防护栏。4总结及展望近年来随着我国山区高速公路的发展，由于受地形限制，连续长大下坡路段几乎不可避免。避险车道的设置减少了载重汽车的失控事故率，减少了人员伤亡和财产损失，充分体现了公路建设中“以人为本”和宽容性的设计原则。但我们还是应认识到避险车道仅是一种被动性的安全措施，同时应重视遏制超限超载现象、线形优化、设置完善的标志和服务设施。例如在坡顶设置车辆检修区、降温池等，从预防的角度来减少车辆失控事故的发生。参考文献：[1]李学峰，柴贺军等.避险车道合理设置技术研究[J].公路交通技术，2008.11，增刊：122-126.[2]周应新，李志厚等.避险车道设计概要[J].公路，2010.5，206-211.[3]朱季萍.山区公路避险车道设计[J].公路，2008.6，95-99.