由于地形和經濟條件的限制,山區公路不可避免連續長大下坡路段,很容易引發大型貨車的嚴重交通事故,其安全問題越來越受到世人的關注.為改善山區公路連續長大下玻路段的交通安全狀況,通過設置避險車道則是提高山區公路交通安全的最為有效的工程措施.本文系統地總結了避險車道的類型、設計方法、設置地點、線形、坡度、配套設施等, 對避險車道的設計做了較為系統地闡述.

[關鍵詞]山區公路 避險車道 設計

我國山地、高原和丘陵約占全國土地總面積的三分之二,這些地區很多受建設資金和地形地質條件的限制,部分路段存在技術等級低,安全設施少,坡陡且長,連續長大下坡路段有時不可避免.車輛在這些連續長大下坡路段上行駛,因為長時間使用行車制動,使得制動器溫度急劇上升,制動“熱衰退”現象突出,嚴重時車輛制動失效,發生嚴重安全事故的現象經常發生.緊急避險車道的應用對提高道路交通安全和減少交通事故具有重要的意義.

一、避險車道的定義和類型

避險車道最早起源于美國,為了使主線車流中失去控制的車輛能夠減慢行駛速度并且停止下來,在主線道路旁設置的一種輔助車道形式.避險車道一般設置在公路長大下坡路段,設置避險車道的原理是把失控車輛的動能轉化為重力勢能和抵抗路面摩擦的能量,從而使車輛停下來,保障行車安全和駕駛員生命財產不受損害.根據實際情況采用不同的縱斷面線形,避險車道分為以下四種類型.

1..沙堆型避險車道

其路床是由松散的干沙子組成,沙堆的坡度是靠沙子的重力自然形成,由于沙堆可以使車輛的行駛阻力大大增加,所以路床的長度可以相對減短,其長度一般不超過130 米.但沙子的特性受天氣的影響較大,所以該種緊急避險車道多用于地形受嚴格限制的地方.

2..坡度增加型避險車道

可以利用車輛的行駛阻力和坡度阻力的共同作用來使車輛的速度降低,所以路床的長度可以相對的減小,但是該種車道的工程造價較高.

3..坡度降低型避險車道

通常情況是與主線平行而且非常接近主線,主要是利用車輛的行駛阻力使車輛速度降低,但由于其坡度是降低的,在減速過程中還會使車輛的一部分重力勢能轉化為動能,所以該種形式的避險車道不能較有效的降低車輛的速度.

４.水平型避險車道

其優缺點介于坡度降低型避險車道和坡度增加型避險車道之間.

二、避險車道位置的選擇

避險車道設置位置的確定非常重要,美國“運輸工程師協會”于1989年簽發了“緊急避險車道設置必要性指南”認為判斷避險車道是否有必要設置應考慮三個因素.即:事故發生機率、平面線形與載重車輛運行速度之間的相關關系、引發嚴重交通事故的安全隱患.依據以上三種因素,提出了確定避險車道設置位置的三種方法:工程經驗法、事故發生頻率法和坡度嚴重率分級系統法.目前,我國避險車道位置的確定依靠工程經驗、事故頻率兩種方法.工程經驗法由設計人員在設計中考慮線形、縱坡、及貨車制動性能等確定避險車道位置,事故頻率法用于正在使用中的道路,由道路有關部門根據已發生的交通安全事故來確定.

1..連續下坡或陡坡路段小半徑曲線前方

連續下坡路段或陡坡路段與小半徑曲線相接處是事故多發點,在車輛駛入小半徑曲線前,宜沿曲線切線設置避險車道.

2..連續長下坡的下半部

從駕駛員行車心理角度,駕駛員更易接受長坡路段下半段使用避險車道.運營道路避險車道的位置確定是以事故統計數據為依據,再結合地形地勢條件確定.經實踐證明,無論是工程經驗法還是事故頻率法都存在弊端.工程經驗法只能通過感性認識指出某一路段為危險路段,是一種主觀性較強的方法,缺少科學性.而事故頻率法是在多起事故發生后,根據事故多發點來確定避險車道的位置,其位置的確定是以生命和財產為代價,是一種事后補救方法,該法不易推薦.

三、避險車道設計

1..引道與交角

引道起著連接主線與避險道的作用,可以給失控車輛駕駛員提供充分的反應時間,足夠的空間沿引道安全地駛入避險車道,減少因車輛失控給駕駛員帶來的恐慌.根據車輛駕駛員的視覺及心理反應特點,駕駛員自看見引道到作出判斷并采取行動的時間大約需3秒.根據這一反應時間可以計算引道的最小設置長度.如失控車輛的速度按120km/h計算,則引道的最小長度應為100米.避險車道入口應盡量布置在平面指標較高路段,并盡量以切線方式從主線切出,進入避險車道的駛入角不應過大,以避免引起側翻.如設偏角,偏角不宜過大,為保持駕駛員在駕駛方向上的穩定,因此與主線的交角以小于11度為宜.

2..避險車道寬度

避險車道的寬度應保證能使一輛以上的車輛進入.在短時間內有兩輛或更多車進入避險車道的情況不常見,對于某些地區,避險車道的最小寬度應滿足8米的要求.當然避險車道的寬度越寬越好,但在考慮安全要求的同時,應考慮其經濟性及實用性.如果需要停放兩輛或更多車輛時,避險車道的寬度為 9—12米時可能會更好.但同時允許兩輛或更多車輛在短時間內相繼進入避險車道,如附屬設施、引導設施設置不完備,而此時駛入車輛的司機往往又處于高度緊張慌亂之中,車輛在失控狀態下極易造成二次事故.因此,建議只考慮按一輛貨車駛入避險車道的情形來確定避險車道的寬度.假使存在需要停放兩輛或更多車輛的情況,推薦在附近另設一處避險車道的方案.

3..避險車道長度

為了保證失速車輛在避險車道末端前安全停車,避險車道的最小長度應為失速車輛停車所需的最小距離.對于上坡型避險車道,可通過失速車輛入口速度、避險車道坡度、避險車道坡床集料的滾動摩擦系數等,采用運動學公式計算出來.

L 等于V2[254(i+Df)]

式中: V2為車輛的駛入速度,i為坡度,Df為滾動阻力系數.如要保證避險車道避險車道長度設置滿足使用要求,需對車輛的駛入速度進行正確的預測,尋求項目建設造價與安全效果的最佳平衡點.

4..避險車道坡度

避險車道的縱坡應適應地形的變化, 由預估設置位置的自然條件決定.當由于自然條件限制導致不能滿足引道長度的設置要求時,可適當增加避險車道的坡度,同時,坡度設置應考慮貨車的縱向穩定性,應保證失控車輛不發生溜車現象.并綜合考慮地形地貌、工程預算、避險車道坡床集料、司機心理和行車穩定性等因素,所以建議避險車道縱坡的設置為:砂類材料不應超過10%、碎石類材料不應超過15%、礫石類材料不應超過20%.

5..避險車道材料

目前避險車道大都采用滾動阻力系數較大的材料,優點是可有效地減小坡度、長度,節約造價.但缺點是會使失控車輛突然進入高阻力狀態,過大的阻力導致車輛底盤迅速停止,車廂及內裝貨物在慣性的作用下前沖,對駕駛室擠壓或剪切造成人員傷亡.因此,避險車道段落內材料的消能作用應從弱到強,使失控車輛對減速度有個適應的緩沖過程.一定深度的坡床集料是保證避險車道能夠充分發揮作用的必要條件,推薦避險車道的坡床集料深度為1.1米.避險車道入口處坡床集料的最小鋪設深度為75毫米,沿避險車道方向在最初的30～60米范圍內逐漸過渡,一直達到設置最深深度.坡床集料可選豆型砂礫等材料,避險車道坡床集料的鋪設深度變化應漸變平緩,不可出現跳躍、落差等情況.

6..其他設施

（1）受地形影響避險車道達不到要求的長度時,可以在端部設置消能減速設施提供更加安全的保障,如在避險車道的端部設置集料堆或防撞砂桶.設計時應保證制動失靈車輛在與這些設施碰撞時速度不超過40km/h.需注意的是,防撞消能設施的設置存在著兩方面的危險: 首先是產生嚴重的水平減速度和突然的垂直加速度,容易造成駕駛員、車輛、財產受損, 第二是車輛的前軸受力并不能將減速度等效的傳遞到車輛的后軸,容易引起車輛的受力不平衡,導致貨物散落、后輪分離和掛車向前傾覆.因此,為了減少避險車道的長度以節省造價而在避險車道末端設置防撞消能設施的做法不宜提倡.

(2)服務車道和地錨的設計,輔助車道是供救援車輛牽引貨車時使用的,地錨則是貨車離開避險車道的輔助設施.流動阻力的特性對于載重汽車來講是安全的,但對于車輛駛離避險車道來說又成了障礙.美國“運輸工程師協會”指出:如果在緊急避險車道設計輔助車道,設計者還需要進行相應的交通組織設計,即通過相應的交通標識設計,確保使用緊急避險車道的駕駛員能夠區分避險車道與服務車道,且能使車輛在進入引道前可獲得目前避險車道的使用狀況等相關信息,尤其應重視在夜間情況下使用緊急避險車道時的安全保障設計.