西北地區(qū)高速公路連續(xù)下坡路段交通組織研究

胡煒璧，朱瑋根

（1.甘肅博睿交通重型裝備制造有限公司，甘肅 蘭州 730300；2.蘭州交通大學(xué) 交通運輸學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

運輸行業(yè)作為經(jīng)濟發(fā)展的表現(xiàn)形式之一，高速公路是承擔(dān)我國公路運輸?shù)摹爸髁姡诳瓦\和貨運方面都起著重大作用。高速公路運營里程近年來大幅度增加，西北地區(qū)這一現(xiàn)象更加明顯。由于西北地區(qū)所處位置海拔較高且有地形條件限制等原因，故連續(xù)長下坡路段相較東部地區(qū)更加常見。

本文針對西北山區(qū)高速公路連續(xù)長下坡路段車輛失控的問題。以G75 蘭海高速公路21.5—0 km（由南向北）為例，通過對不同天氣下行車狀況和該路段交通事故特性的分析，針對該路段提出相應(yīng)的交通組織方案。

1 現(xiàn)狀綜述

1.1 道路概況

蘭海高速公路（G75）連接了甘肅省蘭州市和海南省海口市，全長2 570 km[1]。而蘭臨高速是蘭海高速在甘肅境內(nèi)的重要組成部分， 研究路段共92.69 km，車道設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)化雙向4 車道，設(shè)計時速80 km/h。該路段的建設(shè)對沿途市縣的發(fā)展具有十分顯著的作用。

本路段最高點在新七道梁隧道。該隧道南北兩端均為坡道，隧道南側(cè)坡度較小，北側(cè)連續(xù)下坡，平均縱坡3.4%[2]，道路條件與氣候條件復(fù)雜。

1.2 研究路段交通量分析

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，甘肅省將客車車型分為四種，將貨車車型分為五種。經(jīng)過調(diào)查和數(shù)據(jù)采集，2020 年9月該路段交通組成及交通量如表1 所示。

表1 項目路段交通組成及交通量

由于疫情影響，該路段交通量同比有所降低，在2018 年，該路段合計月交通量高達238 896 輛。

（1）此路段交通量大，九月份此路段貨車交通量高達38 148 輛，占總交通量18.2%，客車交通量高達170 748 輛，占比81.8%。其中，一型客車交通量高達162 793 輛，五型貨車交通量達5 038 輛，見圖1、圖2。由于車輛類型不同，其動力特性與制動特性也有顯著差別，這就導(dǎo)致了小客車和大型車相比，行車速度、制動距離等方面的不同。并且小客車的數(shù)量多，排隊在坡底部收費站，這就大大提高了追尾事故發(fā)生的風(fēng)險。

圖1 研究路段交通量占比示意圖（單位：輛）

圖2 研究路段客貨車交通量圖（單位：輛）

（2）針對9 月份此路段貨車交通量，五型貨車量占比較高，大約占貨車總量的13.2%。在長下坡路段行駛中，載重越大，車輛在長下坡路段的行車風(fēng)險越高。

1.3 研究路段標(biāo)志設(shè)施概況

近年來，本研究路段的交通安全宣傳提示逐步加強。2013 年以后，標(biāo)志標(biāo)線進一步增加，長下坡路段現(xiàn)有各類標(biāo)志138 塊，所有標(biāo)志均采用規(guī)范的夜間反光標(biāo)志。其中指示指路類標(biāo)志56 塊、警告類標(biāo)志43 塊、警示類標(biāo)志28 塊、禁令標(biāo)志11 塊，平均每公里放置6.41 塊標(biāo)志。避險車道為5 處，平均每2.3 km一處。所有避險車道均設(shè)有路燈照明，并從前方2 km 處連續(xù)設(shè)置5 處避險車道提示標(biāo)志。項目區(qū)域現(xiàn)狀部分標(biāo)志設(shè)施如表2 所示。

表2 部分現(xiàn)狀標(biāo)志設(shè)施一覽表

2 極端氣象下車輛運行環(huán)境分析

長下坡路段所發(fā)生的事故與天氣因素息息相關(guān)。而雨雪、結(jié)冰等惡劣天氣會在一定程度上降低輪胎與路面的摩擦，這就使得車輛的制動距離會隨之增大。所以，為了提高高速公路長下坡路段的行車安全，就需要分析在極端氣象條件下交通事故的發(fā)生機理[3]。

2.1 常見氣象種類及特征

甘肅省氣象環(huán)境復(fù)雜多變，特別是大風(fēng)、大霧、降雨、降雪、低溫結(jié)冰等極端氣象對高速公路安全有相當(dāng)大的影響。它們不僅惡化了高速公路正常的運營環(huán)境，而且導(dǎo)致了交通事故頻繁發(fā)生。科學(xué)、合理的識別氣象類型，在高速公路行車安全方面起著重要的作用。

（1）大風(fēng)天氣

大風(fēng)天氣是指8 級或8 級以上的風(fēng)（風(fēng)速17 m/s及其以上）作為標(biāo)準(zhǔn)[4]。大風(fēng)條件下行車分為兩種情況，一種是風(fēng)向與行車方向一致時，由于風(fēng)的原因，可能導(dǎo)致車輛制動距離增大；另外一種風(fēng)向與行車方向垂直，這類情況在山谷中或橋面上更容易出現(xiàn)，車輛受到橫向風(fēng)的作用，可能會造成車輛側(cè)翻。

（2）大霧天氣

大霧的能見度不足500 m，會直接降低空氣的能見度及透明度，以至于駕駛員視距下降、視野模糊，從而造成駕駛安全隱患。

（3）降雨天氣

降雨天氣會導(dǎo)致路面濕滑，從而引發(fā)交通事故。經(jīng)過調(diào)查，在降雨天氣下，交通事故發(fā)生數(shù)大約是晴天的4 倍到5 倍，故對雨天交通的管理需要加強。

（4）降雪天氣

降雪天氣下，高速公路事故頻發(fā)。根據(jù)研究表明，干燥路面的附著系數(shù)在0.6 左右，而降雪路面的附著系數(shù)僅有0.28 左右，隨著路面附著系數(shù)的降低，交通事故發(fā)生率也會隨之提高。表3 是路面狀況和附著系數(shù)關(guān)系。

表3 交通事故與路面狀況關(guān)系

（5）低溫結(jié)冰

路面低溫結(jié)冰是又降水、降雪和低溫條件綜合后所發(fā)生的情況，當(dāng)溫度較低且路面出現(xiàn)積水后，路面上會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。當(dāng)結(jié)冰面積足夠大時，車輛不得不從冰面上行駛過去，車輪在瀝青路面與冰面上摩擦系數(shù)不同，若冰面突然出現(xiàn)，可能造成輪胎打滑從而引發(fā)交通事故。

2.2 極端氣象與高速公路安全

2.2.1 極端氣象條件下事故發(fā)生的機理與特性

在極端氣象的惡劣條件下，在給高速公路參與者（司乘人員）帶來極大的安全問題的同時，也給高速公路的管理者帶來了很多的管理問題，如圖3 所示。其主要表現(xiàn)在：

圖3 極端氣象條件下的交通事故發(fā)生機理

（1）極端天氣使得能見度降低。駕駛員無法對車距、車速進行精確的判斷，也會對駕駛員對交通標(biāo)志標(biāo)線和道路安全設(shè)施的識別造成障礙。

（2）極端氣象給駕駛員心里造成緊張感或精神煩躁，根據(jù)心理學(xué)研究，長時間的緊張和煩躁，可能會降低駕駛員的判斷和反應(yīng)能力。

（3）極端氣象條件下會降低車輛和路面的性能。尤其是在雨雪和冰凍天氣下，地面摩擦系數(shù)的降低，直接影響了制動距離。車輛在行駛過程中就容易產(chǎn)生打滑、側(cè)翻等情況。

（4）在惡劣天氣條件下，安置在高速公路上的交通視頻監(jiān)控裝置，設(shè)備采集的圖像模糊不清，監(jiān)控技術(shù)人員很難清晰地分辨車輛的運行狀態(tài)，也會給高速公路管理部門分析判斷交通狀態(tài)帶來很大的困難。

2.2.2 極端氣象對高速公路安全的主要影響

（1）大風(fēng)天氣對交通安全的主要影響

a. 增加車輛行駛阻力，影響駕駛員正常操作；

b. 在側(cè)向風(fēng)的作用下會使車輛偏離行車路線而誘發(fā)交通事故[5]。

（2）大霧天氣對交通安全的主要影響

a. 霧水混合使地面變得濕滑，制動距離增大；

b. 大霧天氣使得能見度降低。

（3）降雨天氣對交通安全的主要影響

a. 與大霧天氣類似，降雨天氣下，駕駛員視線被雨水所影響，視野和視距顯著降低，高速行駛下，僅僅依靠雨刷器來改善視線的效果有限；

b. 降雨條件輪胎與地面附著系數(shù)比大霧天氣更小，更容易導(dǎo)致車輛追尾事故的發(fā)生。

（4）降雪天氣對高速公路交通安全的主要影響

a. 雪花會對駕駛員視線產(chǎn)生阻礙作用；

b. 降雪天氣造成路面濕滑、積雪、結(jié)冰等狀況，降低了汽車的原有的穩(wěn)定、靈活和機動性，易造成汽車失控，引發(fā)交通事故。

3 交通事故特性分析

3.1 事故機理分析

在預(yù)防交通事故發(fā)生和交通事故處理中，需要掌握交通事故發(fā)生的原因。進行交通事故機理分析是對交通事故的預(yù)防和改善過程中必不可少的一環(huán)。

3.1.1 長下坡路段人的事故機理分析

視野是指在駕駛過程中，駕駛員眼睛所能看到的范圍。在行車過程中，駕駛員的視野和行車速度密切相關(guān)[6]。研究表明，駕駛員視野范圍與行車速度成負相關(guān)關(guān)系。

隨著車速逐漸提高，駕駛員視野會逐漸變窄并存在視野死角[7]。駕駛員注意力會不自覺的集中在視野中心，從而引起駕駛員駕駛疲勞。

3.1.2 長下坡路段車的事故機理分析

由于制動裝置高強度、長時間的工作，車輛的制動性能也會隨之下降。如果行車速度在短時間內(nèi)無法降低或直接停車，就會發(fā)生交通事故。另外，在長下坡路段行車時，容易出現(xiàn)超速行車，這種情況車輛重量重、慣性大。如果車輛足制動能力不相等，制動過程中就可能發(fā)生車輪受力不均而造成事故。

3.1.3 長下坡路段路的事故機理分析

在行車過程中，路面平整度會直接影響行車安全。在平整度較差的路面上行駛時，車輛的行駛阻力會隨之增大。雖然高速公路的路面平整度較為理想，但由于西北地區(qū)經(jīng)濟實力欠佳，很多高速路面都存在“補丁”現(xiàn)象，路面平整度并不是特別好。

3.1.4 長下坡路段客貨混行及事故機理分析

客貨混行現(xiàn)象在當(dāng)下無法避免。在混行的情況下，二者之間會產(chǎn)生一定的影響。首先，貨運車輛存在視野死角，在變道或超車時，可能看不到后方客車從而引發(fā)交通事故。其次，貨車司機容易出現(xiàn)疲勞駕駛的現(xiàn)象。根據(jù)統(tǒng)計，有許多大型交通事故是由于駕駛員疲勞駕駛引起的。

3.2 事故原因分析

經(jīng)分析，重載貨車失控的原因有以下6 點。

（1）駕駛員違法駕駛是造成事故的根本原因。外地駕駛?cè)擞捎趯υ撀窙r不熟悉，通過時經(jīng)驗不足，下坡時頻繁使用制動，導(dǎo)致制動轂產(chǎn)生熱衰退現(xiàn)象，造成制動失靈。駕駛?cè)素桀櫣舶踩鲇趽?dān)心自身及車輛貨物安全，心存僥幸，不愿駛?cè)氡茈U車道，是造成事故的根本原因。

（2）超限、超載車輛進入高速公路。高速公路收費部門只在出口處才稱重收費，而設(shè)在高速公路入口的超限車輛勸返站并沒有發(fā)揮作用，增加了高速公路事故隱患。

（3）由于西北地區(qū)道路特性，為了高速行車安全，需要設(shè)置避險車道。研究路段雖然建設(shè)了五條避險車道，但該路段出口位于一段長下坡底部且該長下坡路段內(nèi)并無避險車道。倘若車輛在該路段失控將無法采取避險措施，而坡底的收費站有諸多工作人員、排隊車輛等，失控的貨運車輛將對他們的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成極大的威脅。

（4）道路狀況復(fù)雜。該路段設(shè)計于上世紀(jì)90 年代，公路線型、縱坡采用當(dāng)時設(shè)計規(guī)范，坡度及坡長已不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。長下坡底部為蘭州南收費站，交通量大，部分時段存在車輛排隊現(xiàn)象，增加了事故隱患。

（5）車況路況矛盾突出。上世紀(jì)90 年代設(shè)計道路時，對通行貨車的參考標(biāo)準(zhǔn)車型為兩軸普通貨車。但經(jīng)過三十年的發(fā)展，貨運車輛都在一定程度上有所變化。五軸、六軸的大型半掛貨車大量通行，如此以來，雖然車輛的牽引力足夠大，但相應(yīng)的車輛慣性也大。在長下坡路段車輛制動故障就成了高速公路大型車事故頻發(fā)問題的癥結(jié)所在。

（6）檢查站雖然實行了24 小時勤務(wù)，但仍有貨車不按交通標(biāo)志及民警指揮接受檢查，安全隱患較大。

4 優(yōu)化交通組織方案設(shè)計

4.1 方案一

（1）將七道梁長大下坡特殊管控路段k21+500—K16+100 m 區(qū)間內(nèi)的車道功能進行調(diào)整。

（2）在隧道內(nèi)300 m 處利用彈力柱進行物理隔離，直至隧道出口處。在隧道內(nèi)的五處港灣式緊急停車帶處不進行隔離并在起始點設(shè)置爆閃燈，起到警示作用。

（3）在隧道出口處利用水馬進行隔離，同時在路面設(shè)置地標(biāo)，路邊設(shè)置自發(fā)光線形誘導(dǎo)標(biāo)志，設(shè)立引導(dǎo)車道，引導(dǎo)所有貨車進入七道梁貨車檢查站進行檢查。調(diào)整七道梁執(zhí)法檢查站的檢查對象，取消大客車的檢查登記，對空載車、小型貨車只發(fā)“福”字貼，不登記檢查，重點加強重載貨車的精準(zhǔn)管控。

（4）多方面對貨車司機進行安全提醒，在檢查站內(nèi)對所有的貨車發(fā)放行車安全宣傳單、宣傳冊并由交警進行現(xiàn)場提示。提高貨車司機的安全行車意識，減少事故的發(fā)生。

（5）在七道梁檢查站出口處至西果園立交匝道口處，在這段道路內(nèi)全部利用硬性隔離欄對客貨車道進行隔離

（6）在K16+010—K7+300 m 區(qū)間內(nèi)，修改原有車道劃分標(biāo)志標(biāo)牌。將客貨車道分離，左側(cè)仍為客車道，將右側(cè)“客貨車道”改為“貨車道”，在最大程度上減小長下坡路段客貨混行的現(xiàn)象。

（7）山區(qū)植被豐富，很多標(biāo)志標(biāo)牌被樹葉遮擋。需要及時修剪枝葉，擴大駕駛員視野，保證駕駛員能夠清楚的看到沿途的標(biāo)志標(biāo)牌。

4.2 方案二

（1）在七道梁檢查站出口處，至西果園立交匝道減速車道起點處增設(shè)縱向減速標(biāo)線。如圖4 所示。

圖4 縱向減速標(biāo)線示意圖

（2）由于該路段使用時間長，部分振蕩標(biāo)線磨損嚴(yán)重。需要對磨損嚴(yán)重的振蕩標(biāo)線重新施劃，用來提醒駕駛員按車道行駛。振蕩標(biāo)線在一定程度上有強制減速、警示駕駛員疲勞的作用，從而提高車輛行駛安全性。

（3）調(diào)整七道梁執(zhí)法檢查站的檢查對象，取消大型客車的檢查登記，對空載貨車只發(fā)“福”字貼，不登記檢查。重點加強重載貨車的精準(zhǔn)管控，尤其是對重載貨車剎車系統(tǒng)進行檢查、冷卻。

（4）現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)在K8+800、K8+150 處設(shè)有兩塊三軸及以上車輛從南繞城高速繞行的標(biāo)志牌，標(biāo)志牌支撐方式均為路側(cè)雙柱式，建議將兩處標(biāo)志牌支撐方式更改為懸臂式。

（5）加定點測速，與原有區(qū)間測速相配合，共同實現(xiàn)對車輛速度的有效控制。

（6）對于枝葉繁茂而遮擋視線的路段，需及時修剪枝葉。

5 結(jié)論

針對高速公路長下坡路段事故多發(fā)的問題，本研究從分析極端氣象、事故發(fā)生機理方面出發(fā)，結(jié)合實際情況，提出了兩個優(yōu)化組織方案，二者都能在一定程度上提高高速公路行車安全，對行車安全的提升有較明顯的效果。