山區(qū)公路避險(xiǎn)車道的設(shè)計(jì)探討

郭曉軍

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830002）

0 引言

新疆某地區(qū)達(dá)巴公路處于山嶺重丘區(qū)，為國(guó)邊防公路，所經(jīng)區(qū)域除某邊防連長(zhǎng)年駐守外，僅有兩個(gè)村200余戶居民夏季居于此處務(wù)農(nóng)，平時(shí)交通量小。本公路主要解決的是通暢問(wèn)題，項(xiàng)目投資較少，現(xiàn)有道路沿線兩側(cè)多為基本農(nóng)田，無(wú)法占用，因此需利用現(xiàn)有道路通道，按照四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。

本公路K12至K17段地勢(shì)起伏大，其中的K12+300～K14+000段平均坡度為8.5%，為單向上坡，高差145m，其反方向?qū)儆陂L(zhǎng)大下坡路段。由于不能占用耕地等限制無(wú)法采用展線或大填大挖方等方法降低路線縱坡，因此采用避險(xiǎn)車道作為保障行車安全的主要手段。但是由于避險(xiǎn)車道投資較大，維護(hù)費(fèi)用較高，因地制宜的設(shè)置避險(xiǎn)車道顯得尤為重要。本文以山區(qū)公路避險(xiǎn)車道（以下簡(jiǎn)稱“避險(xiǎn)車道”）作為研究對(duì)象，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況探討其設(shè)計(jì)要求，以期為同類工程作參考。

1 避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)

1.1 避險(xiǎn)車道的簡(jiǎn)介和原理

避險(xiǎn)車道是指在長(zhǎng)大下坡路段行車道外側(cè)增設(shè)的供速度失控車輛駛離正線安全減速的專用車道。避險(xiǎn)車道多為陡上坡斷頭路，一般由標(biāo)志、制動(dòng)車道、服務(wù)車道及緩沖設(shè)施等組成。

設(shè)置避險(xiǎn)車道的原理是把失控車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和抵抗路面摩擦的能量，從而使車輛停下來(lái)。

國(guó)外的避險(xiǎn)車道可分為重力型、砂堆型和制動(dòng)砂床型三種類型：

a）重力型 重力型避險(xiǎn)車道是平行于正線的上坡車道，靠陡坡使車輛減速，它一般建立在舊路上，這種長(zhǎng)陡坡要求駕駛者能夠熟練、平穩(wěn)的駕駛車輛，需要駕駛者不僅控制車輛平順停止，而且需要控制車輛進(jìn)入避險(xiǎn)車道停止后由于重力有可能會(huì)倒退返回正線時(shí)的情況，這將會(huì)影響正線上其它車輛的正常行駛，可能會(huì)帶來(lái)二次事故等問(wèn)題；

b）砂堆型 將松散、干燥的砂子堆積在上坡的匝道上，靠重力及砂堆阻力來(lái)使車輛減速，砂堆易受天氣的影響（雨雪影響砂堆的穩(wěn)定性），另外，砂堆給撞擊車輛帶來(lái)的強(qiáng)烈的減速度對(duì)駕乘者及車輛造成的損傷較大；

c）制動(dòng)砂床型 是將光滑的、粒徑均勻的砂礫石鋪設(shè)在制動(dòng)車道上，制動(dòng)砂床主要通過(guò)砂礫的滾動(dòng)阻力使失控車輛減速或停止，其通常建立在上坡上，利用上坡的重力分力可以增加它的減速效能。

基于制動(dòng)砂床的安全性以及不受匝道坡度限制等優(yōu)點(diǎn)，其目前已成為最普遍和最安全的避險(xiǎn)車道形式。

1.2 位置設(shè)置

避險(xiǎn)車道的設(shè)置位置應(yīng)根據(jù)地形、長(zhǎng)大下坡的坡度和道路的幾何設(shè)計(jì)特性等情況來(lái)確定，一般應(yīng)注意以下原則。

1.2.1 長(zhǎng)大下坡的中下部為設(shè)置避險(xiǎn)車道的重點(diǎn)路段

汽車制動(dòng)性的好壞直接關(guān)系到交通安全，長(zhǎng)大下坡中重大交通事故往往與制動(dòng)距離太長(zhǎng)，致使制動(dòng)器溫度超過(guò)失效溫度引起制動(dòng)失靈造成的。尤其在連續(xù)下坡的中下部，車輛在經(jīng)過(guò)連續(xù)剎車后，其剎車性能衰減迅速，此時(shí)更容易發(fā)生事故。因此長(zhǎng)大下坡的中下部為設(shè)置避險(xiǎn)車道的重點(diǎn)路段。

1.2.2 小半徑平曲線前端可考慮設(shè)置避險(xiǎn)車道

因剎車失效從而失控的車輛進(jìn)入小半徑平曲線后，由于很難安全轉(zhuǎn)向，往往會(huì)沖撞路側(cè)的安全護(hù)欄，甚至?xí)_出路外。在小半徑平曲線后方設(shè)置避險(xiǎn)車道往往起不到作用，因此在車輛進(jìn)入小半徑曲線前，就應(yīng)沿平曲線的切線方向設(shè)置避險(xiǎn)車道。

1.2.3 避險(xiǎn)車道應(yīng)設(shè)置在視距良好的路段

車輛失控會(huì)給駕駛者造成極大的心理恐懼，會(huì)不同程度的造成判斷失誤。避險(xiǎn)車道應(yīng)設(shè)置在視距良好的路段，給駕駛者足夠的判斷時(shí)間以便較好的控制車輛進(jìn)入避險(xiǎn)車道。視距不良的路段會(huì)給駕駛者造成避險(xiǎn)車道時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的錯(cuò)覺(jué)，往往會(huì)使駕駛者錯(cuò)過(guò)避險(xiǎn)車道，而遺憾的錯(cuò)過(guò)一次救助機(jī)會(huì)。

1.3 平面線形

進(jìn)入避險(xiǎn)車道的車輛應(yīng)能夠平穩(wěn)減速停車，不出現(xiàn)人員傷亡、車輛嚴(yán)重?fù)p壞等情況，失控車輛在曲線內(nèi)有可能沿著曲線切線方向沖出避險(xiǎn)車道造成翻車等事故，因此避險(xiǎn)車道的平面線形應(yīng)是直線。

避險(xiǎn)車道應(yīng)盡量布置在曲線外側(cè)，由曲線的切線方向引出，駛離正線的引出線應(yīng)呈直線或平緩的曲線，以便駕駛者控制方向，將車輛駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道。失控車輛往往速度較高，因此車輛需轉(zhuǎn)向進(jìn)入避險(xiǎn)車道時(shí)存在很大的側(cè)向力并形成很大的車輪側(cè)偏角，致使車輛存在轉(zhuǎn)向不足而導(dǎo)致車輛的橫向穩(wěn)定性變差。轉(zhuǎn)向角越大，轉(zhuǎn)向半徑越小，離心力也就越大，車輛越容易發(fā)生側(cè)滑或翻車事故，因此，避險(xiǎn)車道和道路的夾角應(yīng)盡可能在較小的范圍內(nèi)，此夾角以3～5°為最佳。

1.4 縱面線形

避險(xiǎn)車道的縱面線形可采用單坡，也可采用多個(gè)坡度的組合，但都應(yīng)保證駕駛者能夠?qū)Ρ茈U(xiǎn)車道一目了然。多坡度組合時(shí)應(yīng)采用小坡差大半徑的凹形豎曲線，由于失控車輛在豎曲線上高速行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生時(shí)刻變化的向心力，將會(huì)產(chǎn)生很大的變化著的減速度，有可能超過(guò)駕乘者或車輛所能承受的速率變化范圍。

1.5 寬度設(shè)計(jì)

避險(xiǎn)車道應(yīng)足夠容納一輛失控車輛和一輛服務(wù)車輛，制動(dòng)車道可按照4m進(jìn)行設(shè)計(jì)，服務(wù)車道按照3m考慮。若資金充足，應(yīng)考慮同時(shí)有兩輛車同時(shí)使用避險(xiǎn)車道，此時(shí)制動(dòng)車道寬度應(yīng)不小于8m。

1.6 長(zhǎng)度設(shè)置

避險(xiǎn)車道的長(zhǎng)度主要與失控車輛進(jìn)入避險(xiǎn)車道的速度、避險(xiǎn)車道的坡度、以及制動(dòng)車道內(nèi)填充的集料有關(guān)。避險(xiǎn)車道的長(zhǎng)度可按照下式計(jì)算：

式中：L——避險(xiǎn)車道的長(zhǎng)度，m；

v1——車輛進(jìn)入避險(xiǎn)車道的速度，km/h；

v2——車輛通過(guò)制動(dòng)車道后的速度，km/h；

f——制動(dòng)車道內(nèi)集料的滾動(dòng)阻力系數(shù)，以當(dāng)量坡度百分?jǐn)?shù)表示（見(jiàn)表1）；

i——避險(xiǎn)車道坡度。

表1 不同材料的滾動(dòng)摩阻力系數(shù)

避險(xiǎn)車道的長(zhǎng)度直接關(guān)系到進(jìn)入其中的失控車輛的安全。避險(xiǎn)車道長(zhǎng)度若不足將有可能致使車輛撞毀緩沖裝置，甚至沖出避險(xiǎn)車道，導(dǎo)致車毀人亡，避免出現(xiàn)此類情況最常采用的措施是加長(zhǎng)避險(xiǎn)車道。但山區(qū)地形條件限制，不可能一味加長(zhǎng)避險(xiǎn)車道。避險(xiǎn)車道過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)造成填方或挖方量的陡增，大幅度增加工程造價(jià)的同時(shí)也破壞了自然環(huán)境。

避險(xiǎn)車道的位置若布置合適，失控車輛進(jìn)入避險(xiǎn)車道的速度也不會(huì)因一直下坡連續(xù)加速而到達(dá)無(wú)法挽救的地步，一般情況下，在低等級(jí)道路中，進(jìn)入避險(xiǎn)車道的貨車速度可按照100km/h計(jì)算。另外，結(jié)合地形條件并選取滾動(dòng)阻力大的制動(dòng)集料也會(huì)安全、經(jīng)濟(jì)、有效的減少避險(xiǎn)車道的長(zhǎng)度。

表2列出了采用不同坡度、集料時(shí)可參考的避險(xiǎn)車道長(zhǎng)度的計(jì)算結(jié)果。

表2 避險(xiǎn)車道長(zhǎng)度表

1.7 材料要求

為使制動(dòng)車道具有良好的制動(dòng)效果，制動(dòng)車道內(nèi)所使用的材料應(yīng)選用干凈、不易被壓實(shí)并且具有高滾動(dòng)阻力系數(shù)等特性。所用集料應(yīng)是圓形、不易被壓碎、單一尺寸并能自由滾動(dòng)，從而可保證空隙率最大，便于排水，減少互相嵌鎖和被壓實(shí)的機(jī)會(huì)。此類材料一方面可提供更大的滾動(dòng)阻力，另一方面可造成車輪深陷，形成反推力進(jìn)一步降低車速。如可采用2～5cm的無(wú)土沙的礫石。

為防止已經(jīng)進(jìn)入制動(dòng)車道的失控車輛側(cè)向滑出避險(xiǎn)車道，制動(dòng)車道應(yīng)設(shè)置一定深度的料床。料床深度應(yīng)保證已經(jīng)進(jìn)入制動(dòng)車道的大型車輛不會(huì)輕易沖出，如0.7～1.0m。料床內(nèi)應(yīng)填筑不小于50cm厚的集料，以便有效地對(duì)失控車輛進(jìn)行緩沖降速。

為了使駕乘者有一個(gè)對(duì)減速度的適應(yīng)過(guò)程。沿著避險(xiǎn)車道入口前30m，料床填料的深度應(yīng)由淺至深漸變，從10cm過(guò)渡至正常深度。

避險(xiǎn)車道的路基范圍包括服務(wù)車道和料床底部，此部分可采用有強(qiáng)度、能板結(jié)的礫石土填筑，壓實(shí)度應(yīng)不小于95%。

1.8 端部處理

避險(xiǎn)車道應(yīng)該在其終點(diǎn)處增設(shè)合適的緩沖裝置。緩沖裝置對(duì)于有可能沖出避險(xiǎn)車道的失控車輛來(lái)說(shuō)，是最后一次救生機(jī)會(huì)，因此緩沖裝置的合理設(shè)置非常關(guān)鍵。緩沖裝置應(yīng)在制動(dòng)車道和服務(wù)車道同時(shí)設(shè)置，緩沖裝置可采用土（砂）袋或廢輪胎等材料，其高度應(yīng)高于制動(dòng)車道的集料頂面約1.5m，堆砌緩沖裝置時(shí)，應(yīng)留有一定的坡度，即保證堆砌物自身的穩(wěn)定性又可減少因撞擊造成的人員、車輛傷害。

1.9 交通標(biāo)志

設(shè)置避險(xiǎn)車道的同時(shí)，各類標(biāo)志應(yīng)配合使用。避險(xiǎn)車道前方適當(dāng)位置應(yīng)至少設(shè)置一塊避險(xiǎn)車道標(biāo)志，用以提醒車輛駕駛者注意是否使用避險(xiǎn)車道，設(shè)置的位置要明顯。

在長(zhǎng)大陡坡的頂部應(yīng)明確指出本路段有可能會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，應(yīng)提醒駕駛者盡可能先檢查車輛保證無(wú)故障后再駕駛車輛進(jìn)入此路段，并應(yīng)提醒駕駛著小心慢行。

2 設(shè)計(jì)實(shí)例

達(dá)巴公路屬于新疆某地區(qū)的國(guó)邊防公路，雖然等級(jí)較低、平時(shí)車流量小，但在農(nóng)忙季節(jié)也常有大型載重車輛拉運(yùn)種肥、糧食。為保障行車安全，根據(jù)地形的條件，在K12+300～K14+000段中的K12+600和K13+200處設(shè)置兩處避險(xiǎn)車道。避險(xiǎn)車道設(shè)置示意圖如圖1，避險(xiǎn)車道橫斷面如圖2。

圖1 避險(xiǎn)車道設(shè)置示意圖

圖2 避險(xiǎn)車道橫斷面

設(shè)置的兩處避險(xiǎn)車道相距600m，分別位于長(zhǎng)大陡坡段的中部和下部、長(zhǎng)直線進(jìn)入平曲線的起始位置，視距良好，標(biāo)志距離避險(xiǎn)車道入口約50m；避險(xiǎn)車道縱坡采用單上坡，坡度10%；制動(dòng)車道長(zhǎng)度110m，能夠滿足100km/h以內(nèi)載重車輛的減速制動(dòng)距離；料床內(nèi)填筑50cm厚粒徑為2～5cm的無(wú)土沙的礫石，制動(dòng)車道的前30m的填料厚度采用10～40cm過(guò)渡；避險(xiǎn)車道端部設(shè)置土袋作為緩沖裝置，堆砌土袋的頂部高出制動(dòng)集料頂面1.5m，坡度1∶1。

3 結(jié)語(yǔ)

低等級(jí)山區(qū)公路因無(wú)法占用基本農(nóng)田、投資較低等問(wèn)題的限制，難免出現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)大下坡的路段，這種情況很難利用其他交通工程和管理手段消除。避險(xiǎn)車道的合理利用，將最大程度的減小因車輛故障而導(dǎo)致駕乘者的生命財(cái)產(chǎn)受到的傷害，提高道路行車的安全性。

[1]周應(yīng)新，等.避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)概要[J].公路，2010，（5）：206-212.

[2]鄭景凡、莫世民.連續(xù)長(zhǎng)大下坡安全分析與避險(xiǎn)車道設(shè)置[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009，（12）：122-126.

[3]交通部公路司.新理念公路設(shè)計(jì)指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4]JTG D82—2009，公路交通標(biāo)志和標(biāo)線設(shè)置手冊(cè)[S].