由于地形和经济条件的限制,山区公路不可避免连续长大下坡路段,很容易引发大型货车的严重交通事故,其安全问题越来越受到世人的关注.为改善山区公路连续长大下玻路段的交通安全状况,通过设置避险车道则是提高山区公路交通安全的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 避险车道 设计

我国山地、高原和丘陵约占全国土地总面积的三分之二,这些地区很多受建设资金和地形地质条件的限制,部分路段存在技术等级低,安全设施少,坡陡且长,连续长大下坡路段有时不可避免.车辆在这些连续长大下坡路段上行驶,因为长时间使用行车制动,使得制动器温度急剧上升,制动“热衰退”现象突出,严重时车辆制动失效,发生严重安全事故的现象经常发生.紧急避险车道的应用对提高道路交通安全和减少交通事故具有重要的意义.

一、避险车道的定义和类型

避险车道最早起源于美国,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,在主线道路旁设置的一种辅助车道形式.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,保障行车安全和驾驶员生命财产不受损害.根据实际情况采用不同的纵断面线形,避险车道分为以下四种类型.

1..沙堆型避险车道

其路床是由松散的干沙子组成,沙堆的坡度是靠沙子的重力自然形成,由于沙堆可以使车辆的行驶阻力大大增加,所以路床的长度可以相对减短,其长度一般不超过130 米.但沙子的特性受天气的影响较大,所以该种紧急避险车道多用于地形受严格限制的地方.

2..坡度增加型避险车道

可以利用车辆的行驶阻力和坡度阻力的共同作用来使车辆的速度降低,所以路床的长度可以相对的减小,但是该种车道的工程造价较高.

3..坡度降低型避险车道

通常情况是与主线平行而且非常接近主线,主要是利用车辆的行驶阻力使车辆速度降低,但由于其坡度是降低的,在减速过程中还会使车辆的一部分重力势能转化为动能,所以该种形式的避险车道不能较有效的降低车辆的速度.

４.水平型避险车道

其优缺点介于坡度降低型避险车道和坡度增加型避险车道之间.

二、避险车道位置的选择

避险车道设置位置的确定非常重要,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”认为判断避险车道是否有必要设置应考虑三个因素.即:事故发生机率、平面线形与载重车辆运行速度之间的相关关系、引发严重交通事故的安全隐患.依据以上三种因素,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.工程经验法由设计人员在设计中考虑线形、纵坡、及货车制动性能等确定避险车道位置,事故频率法用于正在使用中的道路,由道路有关部门根据已发生的交通安全事故来确定.

1..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.

2..连续长下坡的下半部

从驾驶员行车心理角度,驾驶员更易接受长坡路段下半段使用避险车道.运营道路避险车道的位置确定是以事故统计数据为依据,再结合地形地势条件确定.经实践证明,无论是工程经验法还是事故频率法都存在弊端.工程经验法只能通过感性认识指出某一路段为危险路段,是一种主观性较强的方法,缺少科学性.而事故频率法是在多起事故发生后,根据事故多发点来确定避险车道的位置,其位置的确定是以生命和财产为代价,是一种事后补救方法,该法不易推荐.

三、避险车道设计

1..引道与交角

引道起着连接主线与避险道的作用,可以给失控车辆驾驶员提供充分的反应时间,足够的空间沿引道安全地驶入避险车道,减少因车辆失控给驾驶员带来的恐慌.根据车辆驾驶员的视觉及心理反应特点,驾驶员自看见引道到作出判断并采取行动的时间大约需3秒.根据这一反应时间可以计算引道的最小设置长度.如失控车辆的速度按120km/h计算,则引道的最小长度应为100米.避险车道入口应尽量布置在平面指标较高路段,并尽量以切线方式从主线切出,进入避险车道的驶入角不应过大,以避免引起侧翻.如设偏角,偏角不宜过大,为保持驾驶员在驾驶方向上的稳定,因此与主线的交角以小于11度为宜.

2..避险车道宽度

避险车道的宽度应保证能使一辆以上的车辆进入.在短时间内有两辆或更多车进入避险车道的情况不常见,对于某些地区,避险车道的最小宽度应满足8米的要求.当然避险车道的宽度越宽越好,但在考虑安全要求的同时,应考虑其经济性及实用性.如果需要停放两辆或更多车辆时,避险车道的宽度为 9—12米时可能会更好.但同时允许两辆或更多车辆在短时间内相继进入避险车道,如附属设施、引导设施设置不完备,而此时驶入车辆的司机往往又处于高度紧张慌乱之中,车辆在失控状态下极易造成二次事故.因此,建议只考虑按一辆货车驶入避险车道的情形来确定避险车道的宽度.假使存在需要停放两辆或更多车辆的情况,推荐在附近另设一处避险车道的方案.

紧急避险车道:修建避险车道迫在眉睫

3..避险车道长度

为了保证失速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速车辆停车所需的最小距离.对于上坡型避险车道,可通过失速车辆入口速度、避险车道坡度、避险车道坡床集料的滚动摩擦系数等,采用运动学公式计算出来.

L 等于V2[254(i+Df)]

式中: V2为车辆的驶入速度,i为坡度,Df为滚动阻力系数.如要保证避险车道避险车道长度设置满足使用要求,需对车辆的驶入速度进行正确的预测,寻求项目建设造价与安全效果的最佳平衡点.

4..避险车道坡度

避险车道的纵坡应适应地形的变化, 由预估设置位置的自然条件决定.当由于自然条件限制导致不能满足引道长度的设置要求时,可适当增加避险车道的坡度,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溜车现象.并综合考虑地形地貌、工程预算、避险车道坡床集料、司机心理和行车稳定性等因素,所以建议避险车道纵坡的设置为:砂类材料不应超过10%、碎石类材料不应超过15%、砾石类材料不应超过20%.

5..避险车道材料

目前避险车道大都采用滚动阻力系数较大的材料,优点是可有效地减小坡度、长度,节约造价.但缺点是会使失控车辆突然进入高阻力状态,过大的阻力导致车辆底盘迅速停止,车厢及内装货物在惯性的作用下前冲,对驾驶室挤压或剪切造成人员伤亡.因此,避险车道段落内材料的消能作用应从弱到强,使失控车辆对减速度有个适应的缓冲过程.一定深度的坡床集料是保证避险车道能够充分发挥作用的必要条件,推荐避险车道的坡床集料深度为1.1米.避险车道入口处坡床集料的最小铺设深度为75毫米,沿避险车道方向在最初的30～60米范围内逐渐过渡,一直达到设置最深深度.坡床集料可选豆型砂砾等材料,避险车道坡床集料的铺设深度变化应渐变平缓,不可出现跳跃、落差等情况.

6..其他设施

（1）受地形影响避险车道达不到要求的长度时,可以在端部设置消能减速设施提供更加安全的保障,如在避险车道的端部设置集料堆或防撞砂桶.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.需注意的是,防撞消能设施的设置存在着两方面的危险: 首先是产生严重的水平减速度和突然的垂直加速度,容易造成驾驶员、车辆、财产受损, 第二是车辆的前轴受力并不能将减速度等效的传递到车辆的后轴,容易引起车辆的受力不平衡,导致货物散落、后轮分离和挂车向前倾覆.因此,为了减少避险车道的长度以节省造价而在避险车道末端设置防撞消能设施的做法不宜提倡.

(2)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.流动阻力的特性对于载重汽车来讲是安全的,但对于车辆驶离避险车道来说又成了障碍.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.