基于安全理念的避險車道設計

蔣東波

(深圳高速工程顧問有限公司)

1 引言

山區公路由于地形、地貌、地質條件等因素的限制，在一些特殊困難路段不得不采用連續長下坡。目前國內公路長陡下坡路段幾乎全部為事故多發路段，有人稱之為“死亡之路”或“鬼門關”。近年來，為了降低長陡坡路段的交通事故率和嚴重度，在公路的連續下坡路段設置了避險車道。但由于我國避險車道起步較晚，相關的研究較少，相應的規范或指南還沒有出臺，我國避險車道的設計在設計速度、駛入角、線形、交通工程設施等方面還存在一定的問題，給使用避險車道的司機和車輛帶來不少安全隱患，尤其是不能保證駛入避險車道的失控汽車與駕駛員的安全，失控車輛在避險車道內發生二次事故。

2 避險車道設計需要解決的問題

在避險車道設計時需要從系統、全局的觀點考慮，而不僅局限于避險車道附近路段及路況，需要依次解決以下基本問題:(1)收集并分析主要影響避險車道設置的因素，如地形、事故分布、坡長坡度、平曲線、剎車片溫度、平均日交通量、貨車所占百分比等;(2)分析是否需要設置避險車道;(3)避險車道應設置在什么位置;(4)合理確定避險車道的設計參數，如設計速度、避險車道駛入角度、避險車道長度、寬度、制動床集料材料和鋪設深度等;(5)合理設計避免二次事故發生的輔助設施和管理措施;(6)除避險車道及其輔助設施外，還需要采取哪些安全措施，如防滑彩色路面、降溫池等。

3 設計指標與參數的確定

3.1 設置條件

當新建公路平均縱坡≥4%，連續坡長≥3 km，交通組成中大、中型車輛比例占50%以上且載重車缺乏輔助制動裝置時，宜在長陡下坡路段的右側山坡上的適當位置設置緊急避險車道，以便使失控車輛能夠駛離主車道，并安全減速直至停止，避免事故的發生。對于已建公路的緊急避險車道設置的重要依據是調查事故多發點、頻率、嚴重度等因素。

3.2 避險車道位置的確定

避險車道位置的確定有3種方法:工程經驗法、事故發生頻率法和車輛制動性能判別法。目前我國避險車道的設計主要依靠工程經驗法、事故頻率法。工程經驗法一般用于規劃或新建道路避險車道位置的確定，事故頻率法用于運營道路避險車道位置的確定。根據工程經驗定性分析，避險車道一般設置在以下位置:(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平曲線相接處是容易發生交通事故，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出發，駕駛員更易接受長坡路段下半段使用避險車道。(3)在長大縱坡的特殊點(如居民密集區、互通立交、隧道)之前，避免失控車輛對其產生破壞，宜在適當位置設置避險車道。

3.3 避險車道的設計速度

避險車道設計速度是指失控汽車駛入避險車道后能安全減速至停車，成功避險的最大駛入速度。其決定制度動坡床長度和端部緩沖設施的一個關鍵性因素。在山區公路的長大下坡路段，失控汽車在駛入避險車道避險之前，由于引起汽車失控的原因不同，失控時的地點及時間不同，會造成失控汽車之間的車速可能會差異較大。目前在設計，尤其在低等級公路設計時，選取計算速度的隨意性比較大，設計車速往往偏低，，導致避險車道長度不足。美國AASHTO的綠皮書指出:避險車道的設計車速最小值為128.7km/h，根據美國調查失控車輛的車速結果顯示:失控狀態下的車輛車速很少超過145 km/h，所以在設計時，不管公路等級高低，避險車道設計車速度最低120 km/h，最高150 km/h。如深圳鹽三公路設計車速30 km/h的三級公路，避險車道設計速度取80 km/h，事故車輛沖入其避險車道時，車速超過100 km/h，所以從安全的角度考慮，避險車道設計車速應不低于120 km/h。

3.4 避險車道的引道設計

引道是連接主線與避險車道之間的過渡段，其作用有:(1)為了實現進入避險車道車輛的同軸車輪一起駛入避險車道的路床，以防止側翻;(2)防止駛入避險車道的車輛將砂礫濺回到公路行車道上;(3)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，減少因車輛失控給駕駛員帶來的極度恐慌，而不致于失去正常的判斷能力。根據國內經驗及美國的相關研究，單車道的避險車道引道長度不應小于100 m，多車道不應小于310 m，引道寬度應在3.75 m至5.7 m之間。

3.5 避險車道線形與駛入角

避險車道是為失控車輛設計的，線形應為直線，主要基于失控車輛不能適應曲線線形，失控車輛有可能沖出避險車道，造成二次事故發生。避險車道與公路行車道之間的夾角盡可能為零，主要基于于駕駛員不需要操作方向盤即可駛入避險車道，同時，與公路行車道平行的避險車道還可以使道路用地最省。所以在曲線段設置避險車道時應盡量以切線方向切出，但在實際工程中往往有避險車道起點處于直線段上，此時避險車道的駛入角α不應過大，一般小于5°，以免產生橫向滑移而引起側翻。當緊急避險車道的駛入角大于5°而小于10°時，易產生橫向滑移，在駛入緊急避險車道時存在一定的風險。為了安全起見，盡可能使緊急避險車道的駛入角小于5°。

3.6 避險車道長度

緊急避險車道的長度是根據駛入速度、坡度、坡床材料的滾動阻力系數而確定的。綜合考慮汽車滾動阻力和坡度的影響，緊急避險緩沖區的長度計算公式如下:

式中:L為停車距離，m;v2為進入速度，km/h;G為坡度，%;R為滾動阻力系數。

目前避險車道材料有沙子、天然砂礫、碎石。但這些都不是最好的砂床材料，不能提供有效的滾動阻力系數。據美國資料研究，好的砂床材料應是圓形、在車輪的碾壓下上下礫石通過相互滾動、置換，使車輛更容易陷入。最理想的礫石粒徑應在1.27 cm左右，最小在0.63 cm，最大在3.81 cm。這樣粒徑的礫石具有較高的滾動阻力系數。常用材料的滾動阻力系數見表1。選用適當制動砂床材料可有效地減少長度、坡度，降低工程造價。

表1 不同材料滾動阻力系數

制動砂床一定深度是保證材料完全發揮其滾動阻力的必要條件。制動砂床的材料深度不應小于46 cm，一般來說深度范圍在46～76 cm，材料的深度應由淺至深，由7 cm過渡至最大深度，過渡段長度不宜小于30 m，其后以最大深度攤鋪。

3.7 緊急避險車道的其它設計

為了及時對失控車輛施救，服務車道的設置是必不可以少的，其寬度一般以3.5～4.0 m為宜。為了避免砂床污染及快速干燥，在避險車道設計時需要考慮完善的排水設施。避險車道還需要完善的交通工程設施，如預告標志、標線，禁止駛入，嚴禁停車、事故報警電話等，在特長連續下坡路段還需要設置避險車道的分布圖。在有條件的地方可以設置照明、視頻監視等設施，以增加避險車道的安全性。單一的方式往往不能很好的解決問題，需要結合其他相關設施，所以緊急避險車道的設置還可以結合降溫池、防滑減速標線、緊急停靠、控制超車等相關方法，更有效地解決長陡路段的安全問題。

4 工程實例

清(遠)連(州)一級公路升級改造(高速)工程連州至鳳埠段位于粵北山區，全長27.5 km，設計速度80 km/h，整體路基寬度為21.5 m和24.5 m，分離式路基寬度為12.2 5 m，為雙向四車道山區高速公路。貨車多，超載嚴重。項目JK2128+480～K2134+660存在一長下坡(長6.18 km)。高程從海拔280.865 m聚降到95.782 m，其中最大縱坡4%，平均縱坡3.0%。在改造之前，此路段就經常發生交通事故，屬于典型的交通事故多發路段。為給可能失控的車輛增加一條“救生通道”，設計時在JK2131+400、K2134+200處設置了二處避險車道。下面以JK2131+400處的避險車進行簡單介紹:根據長下坡路況及實際地形，在JK2131+400處布設避險車道，離坡頂2.92 km處，此地段離下坡有一定的距離，無視距障礙，土建工程量相對較小。車道入口與正線的夾角采用4°。避險車道縱坡采用12%。砂床最小粒徑為5 mm，最大為30 mm級配良好的豆粒石，厚度為50 cm。墊層采用18 cm厚的水泥穩定碎石。避險車道長度為:L=130 ×130/(254(0.25+0.12))=180 m。由于避險車道設計速度相對較大，再增加避險車道的長度較難，造價迅速增加，所以本項目采取直接計算長度，并沒有預留安全長度，采取在避險車道端部加設防撞墻以及二層輪胎柔性防護設施，以保證特殊情況的事故車輛在安全車速碰撞的條件下基本無人車傷亡。避險車道路的平面布置如圖1。

圖1 避險車道路平面布置

5 結束語

目前我國避險車道的數量迅速增加，避險車道對于降低長陡路段的交通事故率、減少人員傷亡及財產損失起到了明顯的作用。但從目前避險車道使用情況來看，避險車道的設置還存在一定的問題，經常有媒體報道避險車道內二次事故的發生，造成車毀人亡的情況。所以更加合理的設計、使用和管理避險車道成為當務之急。

［1］黃秀成，田喜東，孫智勇.粵贛高速公路避險車道的安全性評價［J］.公路，2005，(12).

［2］周榮貴.公路縱坡坡度與坡長限制的研究［M］.北京:北京工業大學工學，2004.

［3］李淑慶.西部山區重大道路交通事故治理措施初探［J］.重慶交通學院學報，2003.