高速公路長下坡處避險車道引道設置淺析

楊素超 梁力 胡濱

近幾年,隨著我國公路事業的快速發展,高速公路得以大規模建設,山區高速公里通車里程已超過1.6萬km。車輛運行車速的快速提高,交通事故率也隨之上升。在山區高速公路上,連續長大下坡路段的頻繁出現,大型貨車因剎車失靈導致的重特大交通事故顯著增加,長陡下坡路段往往成為“死亡之路”或“死亡谷”,嚴重威脅駕乘人員生命財產安全。近年來,通過國內外技術交流,國內的管理者和工程設計人員也開始效仿國外的長陡坡處治的工程經驗,在國內的高速公路和一般公路上的連續長下坡路段設置緊急避險車道。據統計,現在國內的避險車道在一定程度上取得了一定的效果,被司機稱為“救命車道”。但是,一些引道的設置不合理致使一些駕駛員不能及時的認清避險車道的線形而錯過避險車道的使用,或者使得進入避險車道的車輛發生事故。

1 避險車道引道設置

1.1 引道功能

引道起著連接緊急避險車道與主線的作用。合理的引道設計將給失控車輛駕駛員提供充分的反應時間和空間保證駕駛員判斷準確,操作正確,使車輛能夠沿引道安全地駛入緊急避險車道。美國的研究認為多車道緊急避險車道的引道長度不應小于310 m[4]。

引道的設置,應首先保證準備使用緊急避險車道的駕駛員在引道的起點可清晰地看到前方緊急避險車道的全部線形,而時隱時現的緊急避險車道會給駕駛員帶來不安全的感覺,往往會使駕駛員在緊急避險車道前的決策發生遲疑,甚至錯過進入緊急避險車道獲得救生的機會。緊急避險車道引道的終點應設計成齊平式,這樣設置可使車輛前輪同時進入緊急避險車道,保證車輛前軸兩輪保持同樣的減速度,便于更有效地控制失控車輛,如圖1所示。否則會造成車輛前軸兩輪左右受力不均勻而導致車輛側翻,在緊急避險車道入口即發生事故。引道的終點宜設置在緊急避險車道入口的后方,使緊急避險車道與主線分隔開并保持一定距離,保證車輛進入緊急避險車道后,不會有石子崩落到緊急避險車道以外,特別是主車道上,而干擾正常行駛的車輛。

引道需要引導高速行駛的車輛順利進入避險車道,最好的情況是兩個車輪同時進入強制減速路段,同時要避免車輛發生跳躍,造成事故。

1.2 國內現有避險車道的缺陷

1)一些避險車道的引道漸變段長度不夠,不能夠提供足夠的視距來保證駕駛員能夠清晰地看到避險車道的全部線形。

2)引道沒有變坡豎曲線,而是保持原有的坡度,由于避險車道為上坡設置,與主線的坡度差較大,這樣在引道與避險車道道床(強制減速路段)容易出現折點,不利于高速行駛的汽車安全的駛入避險車道道床區。

1.3 引道長度設置

1)漸變段長度。設漸變段的長度為 L1,緊急避險車道從主線分離出來的偏角用漸變率表示。由于制動失效后車輛的運行速度很快,駕駛員對車輛已極難操控,為了讓失控車輛能較為順利的進入緊急避險車道,在緊急避險車道漸變率的設計上,與互通式立交匝道設計的參數取值有所不同,應充分考慮失控車輛的高速度和行駛軌跡的擺動,漸變率應盡量小,過渡段長度應適當加大。參考現行JTG-2006公路路線設計規范表11.3.7-3中的數據,對緊急避險車道漸變率和長度取值建議見表1[6]。

表1 緊急避險車道漸變率和漸變段長度取值

2)引導段長度。由于一般情況下緊急避險車道均設計為上坡,因此,在引導段會形成凹形豎曲線。引導段長度至少應滿足設置凹形豎曲線的要求。對凹形豎曲線,在考慮豎曲線的最小長度時需考慮緩和沖擊和行程時間過短兩種情況:

a.緩和沖擊。汽車行駛在豎曲線上時,產生向心力。這個向心力在凹形豎曲上是增重,根據交通工程心理學的研究,在增重到一定程度時,駕駛員將難以承受。

表2 駕駛員對不同加速度反應的描述

根據表2和圖2駕駛員對不同加速度的生理反應及國外相關研究,取離心加速度(由向心力產生)為 0.3g[2],由離心加速度公式知:

用 V(km/h)表示并整理得:

這樣求得的最小豎曲線長度為:

b.時間行程不至于過短。當汽車在豎曲線上行駛時間過短時,就會使駕駛員產生變坡很急的錯覺,因此時間有最小值,這里取最短行程時間為3 s,則豎曲線的最短長度為:

通過對以上兩個豎曲線最小長度的比較,選擇大值作為引導段長度:

3)最小引道長度。引道的最小長度:

從以上分析知,無論是漸變段長度或者引導段長度,都離不開車輛進入引道時的速度,因此車輛進入避險道的速度對于確定避險道長度很重要。美國AASHTO的綠皮書指出:避險車道的設計車速最小值為128.7 km/h[8]。

2 地形受限時一些建議措施

當避險車道引道漸變段長度不夠,或增加漸變工程量較大時,可考慮增加誘導措施,使得駕駛員及早的做好準備,例如:結合緊急避險車道前方2 km,1 km,500 m和緊急避險車道入口處設置緊急避險車道的預告標志,沿土路肩或硬路肩設置彩色路面一直到避險車道引道,這樣既能使需要使用避險車道的大型車輛進行線形引道,同時也避免不需要使用避險車道的主線上的車輛誤駛入避險車道;此種設置對山區高速公路一些霧區內的避險車道設置也起到一定的引導作用。

當引導段長度不夠時,建議結合強制減速路段長度合理的布置兩者長度;或將強制減速路段的一部分設置為豎曲線路段,這樣就要求及時地對曲線強制減速段進行管理。

3 結語

從現有的高速公路避險車道使用情況來看,避險車道的設置可以有效地減少高速公路長大下坡路段的事故率,避險車道引道設置的合理性可以增加避險車道的使用性和安全性;從駕駛員的生理感覺出發,給出避險車道引道的合理建議值,提出設置不足時的一些輔助措施確保避險車道的安全使用。

[1] 張小劍.高速公路緊急避險車道的設計[J].鐵路勘測與設計,2005(6):59-60.

[2] 楊少偉,石飛榮,潘兵宏,等.可能速度及其在公路線形設計中的應用方法[J].長安大學學報,2004(5):2-4.

[3] 楊秀峰,吳京梅.緊急避險車道淺談[J].北京公路,2005(3):19-20.

[4] 黃玉健.緊急避險車道技術措施的探討[J].華東公路,2006(3):33-34.

[5] 賀玉龍,孫小端,劉小明,等.緊急避險車道在美國山區公路上的應用[J].交通運輸工程與信息學報,2005,3(3):88-89.

[6] JTG D20-2006,公路路線設計規范[S].

[7] 道路標線.論彩色路面的作用及應用[EB/OL].中路博客,2008-01-04.

[8] 運偉國,李 彬,葉燕仙.緊急避險車道在長大下坡道路上的應用[J].公路工程,2007(8):119-120.