由于地形和經(jīng)濟(jì)條件的限制,山區(qū)公路不可避免連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段,很容易引發(fā)大型貨車(chē)的嚴(yán)重交通事故,其安全問(wèn)題越來(lái)越受到世人的關(guān)注.為改善山區(qū)公路連續(xù)長(zhǎng)大下玻路段的交通安全狀況,通過(guò)設(shè)置避險(xiǎn)車(chē)道則是提高山區(qū)公路交通安全的最為有效的工程措施.本文系統(tǒng)地總結(jié)了避險(xiǎn)車(chē)道的類(lèi)型、設(shè)計(jì)方法、設(shè)置地點(diǎn)、線形、坡度、配套設(shè)施等, 對(duì)避險(xiǎn)車(chē)道的設(shè)計(jì)做了較為系統(tǒng)地闡述.

[關(guān)鍵詞]山區(qū)公路 避險(xiǎn)車(chē)道 設(shè)計(jì)

我國(guó)山地、高原和丘陵約占全國(guó)土地總面積的三分之二,這些地區(qū)很多受建設(shè)資金和地形地質(zhì)條件的限制,部分路段存在技術(shù)等級(jí)低,安全設(shè)施少,坡陡且長(zhǎng),連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段有時(shí)不可避免.車(chē)輛在這些連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段上行駛,因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用行車(chē)制動(dòng),使得制動(dòng)器溫度急劇上升,制動(dòng)“熱衰退”現(xiàn)象突出,嚴(yán)重時(shí)車(chē)輛制動(dòng)失效,發(fā)生嚴(yán)重安全事故的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生.緊急避險(xiǎn)車(chē)道的應(yīng)用對(duì)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(xiǎn)車(chē)道的定義和類(lèi)型

避險(xiǎn)車(chē)道最早起源于美國(guó),為了使主線車(chē)流中失去控制的車(chē)輛能夠減慢行駛速度并且停止下來(lái),在主線道路旁設(shè)置的一種輔助車(chē)道形式.避險(xiǎn)車(chē)道一般設(shè)置在公路長(zhǎng)大下坡路段,設(shè)置避險(xiǎn)車(chē)道的原理是把失控車(chē)輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和抵抗路面摩擦的能量,從而使車(chē)輛停下來(lái),保障行車(chē)安全和駕駛員生命財(cái)產(chǎn)不受損害.根據(jù)實(shí)際情況采用不同的縱斷面線形,避險(xiǎn)車(chē)道分為以下四種類(lèi)型.

1..沙堆型避險(xiǎn)車(chē)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(chē)輛的行駛阻力大大增加,所以路床的長(zhǎng)度可以相對(duì)減短,其長(zhǎng)度一般不超過(guò)130 米.但沙子的特性受天氣的影響較大,所以該種緊急避險(xiǎn)車(chē)道多用于地形受?chē)?yán)格限制的地方.

2..坡度增加型避險(xiǎn)車(chē)道

可以利用車(chē)輛的行駛阻力和坡度阻力的共同作用來(lái)使車(chē)輛的速度降低,所以路床的長(zhǎng)度可以相對(duì)的減小,但是該種車(chē)道的工程造價(jià)較高.

3..坡度降低型避險(xiǎn)車(chē)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(chē)輛的行駛阻力使車(chē)輛速度降低,但由于其坡度是降低的,在減速過(guò)程中還會(huì)使車(chē)輛的一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,所以該種形式的避險(xiǎn)車(chē)道不能較有效的降低車(chē)輛的速度.

４.水平型避險(xiǎn)車(chē)道

其優(yōu)缺點(diǎn)介于坡度降低型避險(xiǎn)車(chē)道和坡度增加型避險(xiǎn)車(chē)道之間.

二、避險(xiǎn)車(chē)道位置的選擇

避險(xiǎn)車(chē)道設(shè)置位置的確定非常重要,美國(guó)“運(yùn)輸工程師協(xié)會(huì)”于1989年簽發(fā)了“緊急避險(xiǎn)車(chē)道設(shè)置必要性指南”認(rèn)為判斷避險(xiǎn)車(chē)道是否有必要設(shè)置應(yīng)考慮三個(gè)因素.即:事故發(fā)生機(jī)率、平面線形與載重車(chē)輛運(yùn)行速度之間的相關(guān)關(guān)系、引發(fā)嚴(yán)重交通事故的安全隱患.依據(jù)以上三種因素,提出了確定避險(xiǎn)車(chē)道設(shè)置位置的三種方法:工程經(jīng)驗(yàn)法、事故發(fā)生頻率法和坡度嚴(yán)重率分級(jí)系統(tǒng)法.目前,我國(guó)避險(xiǎn)車(chē)道位置的確定依靠工程經(jīng)驗(yàn)、事故頻率兩種方法.工程經(jīng)驗(yàn)法由設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中考慮線形、縱坡、及貨車(chē)制動(dòng)性能等確定避險(xiǎn)車(chē)道位置,事故頻率法用于正在使用中的道路,由道路有關(guān)部門(mén)根據(jù)已發(fā)生的交通安全事故來(lái)確定.

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曲線相接處是事故多發(fā)點(diǎn),在車(chē)輛駛?cè)胄“霃角€前,宜沿曲線切線設(shè)置避險(xiǎn)車(chē)道.

2..連續(xù)長(zhǎng)下坡的下半部

從駕駛員行車(chē)心理角度,駕駛員更易接受長(zhǎng)坡路段下半段使用避險(xiǎn)車(chē)道.運(yùn)營(yíng)道路避險(xiǎn)車(chē)道的位置確定是以事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù),再結(jié)合地形地勢(shì)條件確定.經(jīng)實(shí)踐證明,無(wú)論是工程經(jīng)驗(yàn)法還是事故頻率法都存在弊端.工程經(jīng)驗(yàn)法只能通過(guò)感性認(rèn)識(shí)指出某一路段為危險(xiǎn)路段,是一種主觀性較強(qiáng)的方法,缺少科學(xué)性.而事故頻率法是在多起事故發(fā)生后,根據(jù)事故多發(fā)點(diǎn)來(lái)確定避險(xiǎn)車(chē)道的位置,其位置的確定是以生命和財(cái)產(chǎn)為代價(jià),是一種事后補(bǔ)救方法,該法不易推薦.

三、避險(xiǎn)車(chē)道設(shè)計(jì)

1..引道與交角

引道起著連接主線與避險(xiǎn)道的作用,可以給失控車(chē)輛駕駛員提供充分的反應(yīng)時(shí)間,足夠的空間沿引道安全地駛?cè)氡茈U(xiǎn)車(chē)道,減少因車(chē)輛失控給駕駛員帶來(lái)的恐慌.根據(jù)車(chē)輛駕駛員的視覺(jué)及心理反應(yīng)特點(diǎn),駕駛員自看見(jiàn)引道到作出判斷并采取行動(dòng)的時(shí)間大約需3秒.根據(jù)這一反應(yīng)時(shí)間可以計(jì)算引道的最小設(shè)置長(zhǎng)度.如失控車(chē)輛的速度按120km/h計(jì)算,則引道的最小長(zhǎng)度應(yīng)為100米.避險(xiǎn)車(chē)道入口應(yīng)盡量布置在平面指標(biāo)較高路段,并盡量以切線方式從主線切出,進(jìn)入避險(xiǎn)車(chē)道的駛?cè)虢遣粦?yīng)過(guò)大,以避免引起側(cè)翻.如設(shè)偏角,偏角不宜過(guò)大,為保持駕駛員在駕駛方向上的穩(wěn)定,因此與主線的交角以小于11度為宜.

2..避險(xiǎn)車(chē)道寬度

避險(xiǎn)車(chē)道的寬度應(yīng)保證能使一輛以上的車(chē)輛進(jìn)入.在短時(shí)間內(nèi)有兩輛或更多車(chē)進(jìn)入避險(xiǎn)車(chē)道的情況不常見(jiàn),對(duì)于某些地區(qū),避險(xiǎn)車(chē)道的最小寬度應(yīng)滿(mǎn)足8米的要求.當(dāng)然避險(xiǎn)車(chē)道的寬度越寬越好,但在考慮安全要求的同時(shí),應(yīng)考慮其經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性.如果需要停放兩輛或更多車(chē)輛時(shí),避險(xiǎn)車(chē)道的寬度為 9—12米時(shí)可能會(huì)更好.但同時(shí)允許兩輛或更多車(chē)輛在短時(shí)間內(nèi)相繼進(jìn)入避險(xiǎn)車(chē)道,如附屬設(shè)施、引導(dǎo)設(shè)施設(shè)置不完備,而此時(shí)駛?cè)胲?chē)輛的司機(jī)往往又處于高度緊張慌亂之中,車(chē)輛在失控狀態(tài)下極易造成二次事故.因此,建議只考慮按一輛貨車(chē)駛?cè)氡茈U(xiǎn)車(chē)道的情形來(lái)確定避險(xiǎn)車(chē)道的寬度.假使存在需要停放兩輛或更多車(chē)輛的情況,推薦在附近另設(shè)一處避險(xiǎn)車(chē)道的方案.

3..避險(xiǎn)車(chē)道長(zhǎng)度

為了保證失速車(chē)輛在避險(xiǎn)車(chē)道末端前安全停車(chē),避險(xiǎn)車(chē)道的最小長(zhǎng)度應(yīng)為失速車(chē)輛停車(chē)所需的最小距離.對(duì)于上坡型避險(xiǎn)車(chē)道,可通過(guò)失速車(chē)輛入口速度、避險(xiǎn)車(chē)道坡度、避險(xiǎn)車(chē)道坡床集料的滾動(dòng)摩擦系數(shù)等,采用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算出來(lái).

L 等于V2[254(i+Df)]

式中: V2為車(chē)輛的駛?cè)胨俣?i為坡度,Df為滾動(dòng)阻力系數(shù).如要保證避險(xiǎn)車(chē)道避險(xiǎn)車(chē)道長(zhǎng)度設(shè)置滿(mǎn)足使用要求,需對(duì)車(chē)輛的駛?cè)胨俣冗M(jìn)行正確的預(yù)測(cè),尋求項(xiàng)目建設(shè)造價(jià)與安全效果的最佳平衡點(diǎn).

4..避險(xiǎn)車(chē)道坡度

避險(xiǎn)車(chē)道的縱坡應(yīng)適應(yīng)地形的變化, 由預(yù)估設(shè)置位置的自然條件決定.當(dāng)由于自然條件限制導(dǎo)致不能滿(mǎn)足引道長(zhǎng)度的設(shè)置要求時(shí),可適當(dāng)增加避險(xiǎn)車(chē)道的坡度,同時(shí),坡度設(shè)置應(yīng)考慮貨車(chē)的縱向穩(wěn)定性,應(yīng)保證失控車(chē)輛不發(fā)生溜車(chē)現(xiàn)象.并綜合考慮地形地貌、工程預(yù)算、避險(xiǎn)車(chē)道坡床集料、司機(jī)心理和行車(chē)穩(wěn)定性等因素,所以建議避險(xiǎn)車(chē)道縱坡的設(shè)置為:砂類(lèi)材料不應(yīng)超過(guò)10%、碎石類(lèi)材料不應(yīng)超過(guò)15%、礫石類(lèi)材料不應(yīng)超過(guò)20%.

5..避險(xiǎn)車(chē)道材料

目前避險(xiǎn)車(chē)道大都采用滾動(dòng)阻力系數(shù)較大的材料,優(yōu)點(diǎn)是可有效地減小坡度、長(zhǎng)度,節(jié)約造價(jià).但缺點(diǎn)是會(huì)使失控車(chē)輛突然進(jìn)入高阻力狀態(tài),過(guò)大的阻力導(dǎo)致車(chē)輛底盤(pán)迅速停止,車(chē)廂及內(nèi)裝貨物在慣性的作用下前沖,對(duì)駕駛室擠壓或剪切造成人員傷亡.因此,避險(xiǎn)車(chē)道段落內(nèi)材料的消能作用應(yīng)從弱到強(qiáng),使失控車(chē)輛對(duì)減速度有個(gè)適應(yīng)的緩沖過(guò)程.一定深度的坡床集料是保證避險(xiǎn)車(chē)道能夠充分發(fā)揮作用的必要條件,推薦避險(xiǎn)車(chē)道的坡床集料深度為1.1米.避險(xiǎn)車(chē)道入口處坡床集料的最小鋪設(shè)深度為75毫米,沿避險(xiǎn)車(chē)道方向在最初的30～60米范圍內(nèi)逐漸過(guò)渡,一直達(dá)到設(shè)置最深深度.坡床集料可選豆型砂礫等材料,避險(xiǎn)車(chē)道坡床集料的鋪設(shè)深度變化應(yīng)漸變平緩,不可出現(xiàn)跳躍、落差等情況.

6..其他設(shè)施

（1）受地形影響避險(xiǎn)車(chē)道達(dá)不到要求的長(zhǎng)度時(shí),可以在端部設(shè)置消能減速設(shè)施提供更加安全的保障,如在避險(xiǎn)車(chē)道的端部設(shè)置集料堆或防撞砂桶.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證制動(dòng)失靈車(chē)輛在與這些設(shè)施碰撞時(shí)速度不超過(guò)40km/h.需注意的是,防撞消能設(shè)施的設(shè)置存在著兩方面的危險(xiǎn): 首先是產(chǎn)生嚴(yán)重的水平減速度和突然的垂直加速度,容易造成駕駛員、車(chē)輛、財(cái)產(chǎn)受損, 第二是車(chē)輛的前軸受力并不能將減速度等效的傳遞到車(chē)輛的后軸,容易引起車(chē)輛的受力不平衡,導(dǎo)致貨物散落、后輪分離和掛車(chē)向前傾覆.因此,為了減少避險(xiǎn)車(chē)道的長(zhǎng)度以節(jié)省造價(jià)而在避險(xiǎn)車(chē)道末端設(shè)置防撞消能設(shè)施的做法不宜提倡.

(2)服務(wù)車(chē)道和地錨的設(shè)計(jì),輔助車(chē)道是供救援車(chē)輛牽引貨車(chē)時(shí)使用的,地錨則是貨車(chē)離開(kāi)避險(xiǎn)車(chē)道的輔助設(shè)施.流動(dòng)阻力的特性對(duì)于載重汽車(chē)來(lái)講是安全的,但對(duì)于車(chē)輛駛離避險(xiǎn)車(chē)道來(lái)說(shuō)又成了障礙.美國(guó)“運(yùn)輸工程師協(xié)會(huì)”指出:如果在緊急避險(xiǎn)車(chē)道設(shè)計(jì)輔助車(chē)道,設(shè)計(jì)者還需要進(jìn)行相應(yīng)的交通組織設(shè)計(jì),即通過(guò)相應(yīng)的交通標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì),確保使用緊急避險(xiǎn)車(chē)道的駕駛員能夠區(qū)分避險(xiǎn)車(chē)道與服務(wù)車(chē)道,且能使車(chē)輛在進(jìn)入引道前可獲得目前避險(xiǎn)車(chē)道的使用狀況等相關(guān)信息,尤其應(yīng)重視在夜間情況下使用緊急避險(xiǎn)車(chē)道時(shí)的安全保障設(shè)計(jì).