論多車道高速公路路基左側硬路肩設置的必要性

張虢寧,黨海龍,康星亮

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司,陜西 西安 710075)

中國早年建成通車的四車道高速公路已超負荷運行多年,隨著交通量的迅猛增長,其服務水平下降明顯,需進行改擴建。盡管JTG B01－2014《公路工程技術標準》規定多車道高速公路宜設置左側硬路肩,但在高速公路“四改八”、“六改十”的論證過程中,是否設置較寬的左側硬路肩卻鮮有提及。左側硬路肩作為提高道路行車安全的重要設施,其意義愈發凸顯。

1 國內外相關研究現狀

1.1 國內現狀

JTG D20－2017《公路路線設計規范》第6.4.2條規定：高速公路、一級公路的分離式路基應設置左側路肩；左側硬路肩內含左側路緣帶,左側路緣帶寬度為0.5 m(見表1)。

表1 高速公路、一級公路分離式路基的左側路肩寬度

對于整體式路基,《公路工程技術標準》第4.0.5條和《公路路線設計規范》第6.4.2條規定：高速公路整體式路基雙向八車道及以上路段宜設置左側硬路肩,其寬度應不小于2.5 m；左側硬路肩寬度內含左側路緣帶寬度。

國內已完成改擴建的高速公路,如沈大(沈陽—大連)、滬寧(上海—南京)、濟青(濟南—青島)、連霍(連云港—霍爾果斯)高速公路等均未設置較寬的左側硬路肩,整體式路基左側硬路肩并未受到公路行業的廣泛重視和認同。其原因：1)中國幅員遼闊,但可利用土地有限,隨著基礎設施建設和城市化的加速,國土資源日趨緊張。設置左側硬路肩會增加占地,同時增加項目協調難度,不利于建設的推進。2)整體式路基左側硬路肩的功能定位較模糊,工程投資偏大,效費比不高。3)JTG B01－2014《公路工程技術標準》和JTG D20－2017《公路路線設計規范》對左側硬路肩的規定是基于諸多因素考慮的,為非強制性條文,從科研到實施等對其都缺乏深入研究,業界尚未形成共識。

1.2 國外現狀

世界各國對路肩的設置有明確的規定和說明,但不盡相同,下面以高速公路發達國家為例進行說明。

1.2.1 日本

日本地形狹窄,國土資源較少,高速公路多為雙向四車道,故僅對第1種公路等硬路肩寬度作了規定。其《高速公路設計要領》規定：1)第1種第1～2級公路左路肩(相當于中國右路肩,下同)寬度應為2.5～3.0 m,右路肩(相當于中國左路肩,下同)為1.25～1.75 m(見表2)。2)分離式路基必須設置右路肩,不必考慮故障車的停車,只要能保證行駛所需側向余寬即可。對于第1種第1級公路的路基和中小橋,原則上采用1.75 m；對于隧道,左路肩和右路肩采用同樣的寬度。日本受限于土地資源少等因素,在公路用地方面控制極為嚴格,但仍規定了較寬的右路肩寬度。

表2 日本關于路肩的標準寬度(一側雙車道以上) m

1.2.2 美國

美國的國土資源十分豐富,州際高速公路普遍設置左側硬路肩。其《公路設計手冊》規定：高速公路兩側都應設置路肩；對于四車道高速公路,左側硬路肩寬度為1.22～2.44 m；對于六車道或更多車道高速公路,左側硬路肩寬度至少為3.05 m,當卡車的小時交通量超過250輛時,左側硬路肩寬度最好采用3.66 m。

美國對于左側硬路肩寬度的采用較靈活,對于市區段的高速公路,如設有HOV車道(共乘車道,通行拼座車和公交巴士的快速車道)的高速公路,HOV車道與普通車道采用特殊標線分離,一般不設置較寬的左側硬路肩；對于城市近郊的高速公路(如環城高速公路),其多為六車道以上,設置寬度為3 m以上的左側硬路肩,并以黃色標線劃分,禁止在左側硬路肩行車或停車；對于州際六車道及六車道高速公路,應設置寬度為18 m左右的中間帶,設置寬度不小于3.05 m的左側硬路肩(見圖1)。較寬的中間帶,輔以3 m以上左側硬路肩,能充分減少對向車道噪音和車燈炫光帶來的影響,給駕駛人提供較自由舒適的行車感受,寬容度較高。不僅高速公路,甚至一般公路都設置兩側硬路肩,如美國95號干線公路(拉斯維加斯—尤馬段)為雙向四車道斷面,設置了2.5 m左側硬路肩。

圖1 設置3 m左側硬路肩的美國40號州際公路

1.2.3 法國

法國《公路幾何設計手冊》規定：中間帶寬度由中分帶和左側路緣帶組成,經濟條件允許的情況下,20%的路段建議中間帶寬度≥5 m；左側路緣帶寬度通常為1 m,可作為道路的路肩使用,主要是考慮到允許行車路線發生偏差而設置的。

綜上,高速公路使用成熟的國家對左側硬路肩均有不同程度的認識。美國的高速公路普遍設置較寬的中間帶寬度及兩側硬路肩,一方面極大提高了行車安全性,另一方面主要考慮為遠期擴容預留空間。日本、法國等國家可利用土地較少,中間帶寬度不大,但仍規定了1～1.25 m左側硬路肩。

2 中國高速公路左側硬路肩設置的必要性

隨著公路安全設計越來越受到重視,已有不少公路從業者和科研人員意識到較寬的左側硬路肩對于高速公路整體式路基的重要意義。

2.1 左側硬路肩的定義

硬路肩是指與行車道相鄰并輔以具有一定強度路面結構的路肩部分,它可承受汽車荷載的作用力。中國高速公路將右側硬路肩稱為應急車道、緊急停車帶或救援通道等,主要作用是為行車提供有效停車視距,供故障車輛緊急停車、救援車輛通行等。左側硬路肩是指位于行車道左側的硬路肩,可提高公路行車的安全性和舒適性。中國高速公路整體式路基未設置左側硬路肩,均設置了寬度為0.5～0.75 m的左側路緣帶,一定程度上替代了左側硬路肩的功能。

2.2 左側硬路肩的功能和意義

2.2.1 改善行車視距

近年建設的高速公路項目,中分帶停車視距是一個被反復提及的問題。早期的四車道高速公路,尤其是山區高速公路,多數彎道未考慮中分帶停車視距,由此引發的追尾事故屢見不鮮。改擴建為多車道高速公路后,設置左側硬路肩可有效增加內側車道車輛與中分帶的橫凈距,配合標志標線,起到良好的視線誘導作用。

平曲線內為滿足停車視距需要所增加的橫凈距按下式計算：

式中：h為需增加的橫凈距(m)；RS為視點軌跡線半徑(m)；S為停車視距(m)；h0為視點與護欄立面的橫向距離(m)。

以設計速度120 km/h的八車道高速公路為例,S取小客車停車視距210 m,視點和物點取內側車道中心線,中間帶寬度取4.5 m,計算得不同平曲線半徑下內側車道滿足停車視距所需增加的橫凈距見表3。

表3 設計速度120 km/h的高速公路所需加寬橫凈距 m

若設置寬度為2.5～3 m的左側硬路肩,可滿足平面半徑為一般最小值以上路段的中分帶停車視距要求,這對于大部分高速公路改擴建項目意義非凡。中國大部分高速公路改擴建項目都面臨老路指標不足的問題,一方面是由于高速公路建設時采用的規范標準不同、造價控制等因素造成平縱指標偏低；另一方面是因為改擴建對老路進行提速時,老路平縱面無法滿足更高的設計指標。事實表明,高速公路改擴建項目原位拓寬最為經濟,在保證基本不動老路平面的前提下,設置左側硬路肩可基本解決平面視距不足的問題。

2.2.2 為故障小客車提供緊急停車

多車道高速公路外側車道一般為貨車道,內側車道為小客車專用車道,右側硬路肩作為應急車道或緊急停車帶使用。根據《道路交通安全法》第52條、第68條,除車輛遇到故障需臨時檢修且難以移動時可停在緊急停車帶外,正常車輛禁止在緊急停車帶停車。

發生故障時,外側貨車可快速安全地停在右側硬路肩上,但內側車道的小客車需連續變道至道路最右側方能停車。車輛橫移一條車道的時間t一般為3.0 s,車輛橫移時行駛的距離L＝(v/3.6)t(v為行車速度)。內側小客車發生故障時需橫移3條車道,花費約10 s,行駛約330 m才能到達右側硬路肩。上述計算只是理想狀態下的分析,實際所需時間和距離更長,因為小客車速度較高,駕駛員需首先減速,并專心觀察前后方車輛,等待合適時機快速變換車道,并反復上述操作直至目標車道,這對駕駛員的駕駛水平和心理素質都是極大考驗。故障車輛在長距離內以較低速度連續變換車道,發生事故的幾率將大大增加,尤其對于外側正常行駛的貨車極易引發連續追尾、傾覆等惡性事故。

設置左側硬路肩基本可避免這類問題,較寬的左側硬路肩,允許故障車輛停車,避免對其他車道的交通產生干擾,減少安全隱患。

2.2.3 為行車提供容錯空間

高速公路內側車道鄰近中分帶護欄,加上路緣石、對向車燈的干擾,無形中給內側車道的駕駛員帶來緊張感和壓抑感,增加了車輛與中分帶碰撞的幾率。統計表明,高速公路路側事故占事故總數的50%以上,其中與中分帶有關的事故占22%～25%。2004年全國共發生54起死亡10人以上的特大交通事故,其中9起與中分帶有關,死亡125人。可見,中分帶較易引發惡性事故(見圖2)。車輛在行駛中難免發生一些無法預知的緊急情況,從駕駛人角度,長時間高速行車,身體疲勞,在高頻振動及周邊重復視覺的催眠作用下易產生錯覺,導致對車距判斷失誤而發生追尾；少數駕駛員駕車漫不經心、看手機、左顧右盼等,都極易引發事故。從車輛角度,行駛中爆胎、前方違章停車、鄰近車輛突然變道等都會帶來事故風險。

圖2 高速公路中分帶事故

因此,設計時除要滿足規范要求外,還應結合高速公路運營現狀,考慮一定的容錯設計。通過設置左側硬路肩可為失控車輛提供緩沖空間,降低事故發生率,應作為高速公路設計時重點考慮的要素。

2.2.4 提供檢修養護的安全空間

高速公路中分帶的養護主要包括管線檢修、垃圾清理及綠化植被修剪和澆水等,是危險系數極高的作業項目。在交通量較大的高速公路,車輛失控沖進養護作業區的事故時有發生。西安繞城高速公路2016—2018年共發生3起與中分帶養護作業有關的交通事故,致4人死亡。此類事故雖然發生率不高,但其本是可避免的。根據養護規范,養護維修作業控制區由警告區、上游過渡區、緩沖區、工作區、下游過渡區及終止區組成,作業時在作業路段上游過渡區起點設置錐形警示墩標志,有條件的設置防闖入預警設備。但這僅限于理想狀態,如前文所述,高速公路路況瞬息萬變,行駛中的車和人總會出現不可預見的非正常狀況,現有的養護作業方式無法從根本上避免事故發生。而設置左側硬路肩可為養護作業提供安全的操作空間,不影響高速交通流,增大養護人員與車流之間的安全距離,大幅降低事故發生幾率。

2.2.5 其他功能

(1)設置較寬的左側硬路肩可提高道路通行能力。當車輛間橫凈距較小時,駕駛員需通過增大車輛橫向距離、降低車速保證行車安全。左側硬路肩可提供有效的側向空間,提高道路通行能力。在緊急狀態時,左側硬路肩也可作為緊急救援通道。

(2)高速公路執法管理一般在右側硬路肩進行,而設置左側硬路肩可為執法車輛提供更便利的執法空間,保證對左側車輛進行執法的人員和車輛的安全。

(3)左側硬路肩可臨時擺放路面清理物,如積雪、檢修工具、事故殘留物等。

3 設置左側硬路肩存在的問題和建議

鑒于中國國情,對于整體式路基左側硬路肩的設置還存在一些問題：1)對左側硬路肩的研究較少,缺乏相關科研成果和文獻作為理論支撐；2)目前沒有已建成的項目作為參考,加上規范條文的非強制性,從業者對其認識和重視程度不足；3)左側硬路肩停車相關交通法規尚未健全,缺乏對應的管理運營經驗；4)社會公眾對左側硬路肩缺乏概念性認知,可能存在誤用,如利用左側硬路肩超車、隨意停車等。

針對設置左側硬路肩面臨的實際問題,可采取在左側硬路肩設置隆聲帶或震動帶的方式,避免駕駛員誤用左側硬路肩。美國20年的經驗表明,震動帶造價便宜,對路面沒有損傷,效果顯著,能對硬路肩行車起到較好的控制作用。同時完善相關法律法規,加強運營管理,加大對社會公眾關于左側硬路肩功能作用的宣傳。

4 結語

《公路路線設計規范》中高速公路整體式路基雙向八車道宜設置寬度不小于2.5 m的左側硬路肩的規定目前未得到普遍響應。而高速公路改擴建項目逐年增多,意味著車道數會越來越多,交通量會越來越大,交通安全問題越來越突出,整體式路基的左側硬路肩的合理性和必要性也會越來越明顯,設置左側硬路肩應引起行業決策層和管理層的重點關注。對于未來計劃實施的新建或改擴建高速公路項目,左側硬路肩設置應在充分論證的基礎上科學靈活地選用。