新建公路連續長、陡下坡路段確定避險車道位置的方法

鄭立平 伊盼盼 牛圣寬

（1.長江勘測規劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010；2.武昌理工學院，湖北 武漢 430223）

0 引言

山區地形條件復雜，公路選線受到嚴格的限制，造成山區公路線形指標較差。 山區公路常常具有縱坡坡度較大、 連續下坡坡道較長等特點。 根據相關統計資料，連續長、陡下坡路段極易發生惡性交通事故，屬交通事故易發路段。 在連續長、 陡下坡路段發生的交通事故中，因汽車制動失靈造成的事故居首位[1]。

汽車在長、陡下坡路段行駛時，為控制車速，需要頻繁或長時間采取制動措施， 造成車輛制動器溫度升高而引起制動失靈， 從而導致交通事故的發生。 為了減輕在長、 陡下坡路段上行駛的車輛因制動失靈造成的危害程度， 設置避險車道是目前較為常用且被證明行之有效的措施[2]。

規范[3]僅對長、陡下坡路段需要設置避險車道的進行了規定， 但沒有給出確定避險車道設置位置的具體方法。 目前， 確定避險車道設置位置的方法主要有工程經驗法、交通安全事故率法和制動器性能分析法[4]。新建公路主要采用工程經驗法確定避險車道設置位置，改造或改建公路則主要采用交通安全事故率法確定避險車道設置位置。

本文通過分析車輛制動器性能， 提出了汽車在長、陡下坡路段行駛時制動器溫度實時計算方法和確定避險車道位置的原則，為避險車道設置提供了定量化的參考。

1 設計理念

1.1 制動器溫度模型

根據靳恩勇等人的研究成果[5]， 行駛中的車輛制動器溫度主要受車輛載重、連續下坡坡長、坡度、運行車速等因素影響， 經理論分析當制動器溫度小于200 ℃時， 車輛制動器的制動效果不會發生明顯衰減，停車視距在安全停車視距的范圍內， 車輛能安全行駛；當制動器溫度超過200 ℃時，停車視距將大于安全停車視距，車輛行駛安全性降低，需要采取防護措施。因此，當車輛制動器溫度超過200 ℃時，應在以后的路段設置避險車道。

1.2 運行速度

車輛在路線起點處的初始運行速度， 一般需要通過現場觀測或調查與新建道路銜接的相鄰道路的車輛行駛速度，將其作為路線起點的初設運行速度V0。 然后再根據所劃分的路段單元， 按直線、 平曲線段和長大縱坡路段等分別進行運行速度的計算， 運行速度計算參照《公路項目安全性評價指南》中的計算模型，其中大貨車的計算模型如下：

式中：v——直線段上的運行車速（km/h）；

v0——直線段起點的運行速度（km/h）；

S——直線段距離（m）；

a0——加速度（m/s2），大貨車推薦值為0.20 ～0.25。

1.3 運行時間

假定車輛在各個路段單元以均勻加 （減） 速形式行駛，車輛在各個路段單元內的運行時間可用下式計算：

式中：L—路段單元長度（m）；

V1—路段單元起點運行速度（m/s）；

V2—路段單元終點運行速度（m/s）；

t—路段單元上車輛運行時間（s）。

2 工程實例

某電站對外交通公路位于云南省，是電站大宗物質及重件運輸的主要通道。公路起點接地方公路，終點接電站場內公路，全長約28.4km，全線平均縱坡達3.25%。 該公路從起點至終點為一路下坡，個別路段坡度較大。

根據本文1.2 所述的方法，將該公路劃分為96 個單元， 然后分別計算車輛在每個單元上運行速度。 由于該公路橋梁和隧道規模較大， 為保證車輛行駛安全， 該公路在橋梁和隧道內均采取了限速措施， 允許最高運行速度為40km/h。

采用本文1.1 和1.3 節所述的方法， 計算車輛在該公路上行駛時制動器的實時溫度。由于該公路為水電站對外公路，主要承擔大宗物質及重件運輸的功能，結合水電站建設物質需求情況及我國載重汽車使用情況，選取總重40t 的斯太爾重型貨車進行分析計算， 其制動鼓直徑為420mm，工作面深度208mm，質量70kg。

圖1 重型貨車制動器溫度變化曲線

該電站大宗物質主要從昆明市采購， 公路起點距離昆明市約170km， 根據昆明市至該公路起點的公路現狀及貨車行駛時間， 確定起點處的貨車的制動器溫度為120 ℃。 經計算，重型貨車在該公路上行駛時，其制動器的溫度變化情況如圖1。

從 圖1 可 以 看 出：（1） 樁 號K3 ～K6 段、K13+800 ～K17+400 段 和K27 ～K28+400 段 路 線 縱 坡 較 大， 車 輛 需要頻繁制動，導致車輛制動器溫度逐漸升高；（2）樁號K6 ～K13+800 段 和K17+400 ～K27 段 路 線 縱 坡 較 小，車輛不需頻繁制動， 因此車輛制動器溫度就逐步回落；（3）車輛制動器溫度在K5 ～K6 段接近200 ℃，在K15 ～K28+400 段溫度均超過200 ℃。

該 公 路K5～K6、K15～K17+400 和K27～K28+400 都 處在制動器溫度上升段， 且溫度較高， 為保證車輛行駛安全，應在這3 處附近設置避險車道，結合考慮該公路沿線的地形地質條件、 構筑物布置等因素， 確定分別在K5+000、K15+900、K18+400 和K28+000 設 置 避 險 車 道。

3 結語

山區公路連續長、 陡下坡路段合理設置避險車道對于降低重型貨車的交通事故率、 減少人員傷亡和財產損失都具有十分重要的意義。 本文結合車輛制動器溫度模型， 結合工程實例， 闡述了依據制動器溫度計算結果確定避險車道位置的原則， 為建公路確定避險車道的位置可以參考本文思路。