劉志偉 劉書良 董瑋晨 符益聞 趙鶴淞

摘要 文章研究了城市道路積水對車輛行駛安全和交通效率的影響，并提出了相應(yīng)的解決措施。首先分析了道路積水的原因，包括設(shè)計計算誤差、城市規(guī)劃設(shè)計不合理和施工質(zhì)量把關(guān)不嚴等方面。接著詳細探討了道路積水對車輛性能的影響，包括附著系數(shù)、行車能見度和行車速度等方面的變化。最后，提出了應(yīng)對道路積水的措施，強調(diào)了設(shè)計的合理性、駕駛員行為的注意事項以及車輛性能的技術(shù)改進。通過合理的道路設(shè)計、駕駛員的謹慎行駛和車輛性能的優(yōu)化，可以有效減少道路積水對車輛安全和交通效率的負面影響，提高交通的安全性和效率。

關(guān)鍵詞 道路積水；附著系數(shù)；行車速度；安全性

中圖分類號 U416.217文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）02-0186-03

0 引言

隨著城市交通的發(fā)展，道路積水問題愈發(fā)成為影響車輛行駛安全和交通效率的焦點。據(jù)統(tǒng)計，我國每年發(fā)生的數(shù)百萬起交通事故中多數(shù)是車輛制動不及時或制動力不足導(dǎo)致的。在雨天，路面從干燥狀態(tài)變?yōu)槌睗窕蚍e水狀態(tài)，導(dǎo)致輪胎的抓地性能下降使車輛制動不及時或制動力不足，很容易引發(fā)事故[1]。當(dāng)達到臨界車速時，甚至?xí)a(chǎn)生“滑水現(xiàn)象”[2]?！安糠只F(xiàn)象”會大大影響車輛的制動性能和操縱穩(wěn)定性，使車輛難以受駕駛員控制，導(dǎo)致碰撞或翻轉(zhuǎn)等危險狀況發(fā)生。因此，研究車輛在雨天積水路面上的各項性能對于車輛安全行駛是非常必要的[3]。

1 道路積水的原因分析

1.1 設(shè)計計算誤差大

（1）在設(shè)計路面排水時要計算匯水量和排水量，由于各個地區(qū)的降雨量不同，不能一張藍圖繪到底，應(yīng)根據(jù)不同路段情況計算設(shè)計雨污水的管徑。

（2）對于道路的橫坡和縱坡坡度，應(yīng)因地制宜地設(shè)置，不可全設(shè)置為縱坡或橫坡，不同區(qū)域有著不同的排水方式。

（3）道路排水大部分是“點排式”，暴雨時，雨水篦子難以快速排水，在實際中還會被落葉、垃圾等雜物堵塞，大幅降低排水能力。

1.2 城市規(guī)劃設(shè)計不合理

（1）在城市的發(fā)展過程中，會出現(xiàn)雨污混流的情況，目前許多城市采取了將雨水排入污水管道的方式，以實現(xiàn)雨污分流。在城市面臨強降雨的情況下，這種做法會導(dǎo)致排水不暢。雨水流入污水管道的流入口被堵塞，而臨時放開污水口又會出現(xiàn)水質(zhì)污染的情況，使得城市管理進退兩難。

（2）雨污水管道存在標(biāo)高不協(xié)調(diào)的問題，有些區(qū)域低于排水口。而在施工過程中又不好解決該問題，遇到大雨時，會導(dǎo)致排水不暢，甚至出現(xiàn)倒灌的現(xiàn)象。

1.3 施工質(zhì)量把關(guān)不嚴

（1）在施工過程中，路面的標(biāo)高和坡度常常是粗放的，缺乏精準的定點調(diào)整，需要依賴下一層施工進行的調(diào)整來糾正偏差。若下一層施工工作不精細，無法將標(biāo)高和坡度調(diào)整回來，會導(dǎo)致排水不暢，路面出現(xiàn)積水。另外，在道路建設(shè)過程中，若添加灰土的方法不規(guī)范，灰土的用量不足、拌和不均勻，或者使用鈣鎂含量不達標(biāo)的石灰，都可能導(dǎo)致道路開裂下陷，進而引起道路積水的問題。

（2）在施工過程中，若未按要求對收水口周圍處理，或者未按要求在集水井周圍進行加灰夯實，一次填筑過厚且壓實度不達標(biāo)，就會導(dǎo)致后期地面塌陷的問題。在施工過程中，必須嚴格遵循規(guī)范要求，確保收水口周圍進行正確施工，并在集水井周圍進行適當(dāng)?shù)暮粚嵶鳂I(yè)。

（3）路基的設(shè)計和施工對道路的使用和維護具有重要影響。若路基設(shè)計和施工不達標(biāo)，道路在使用過程中很容易出現(xiàn)車轍，導(dǎo)致出現(xiàn)路面積水。在建設(shè)階段路面存在許多車轍，雨天時就會明顯看到縱向條狀積水，導(dǎo)致每次行車會遇到嚴重的積水情況。嚴重的積水路面影響行車安全，還加速了路面的損壞。在路基的設(shè)計和施工過程中，必須嚴格遵循規(guī)范要求，確保路面的平整度和排水性能，以免車轍和路面積水的發(fā)生。

（4）在水泥穩(wěn)定碎石的施工過程中，級配不合理、使用不合格的材料或者把關(guān)不嚴，可能導(dǎo)致無法形成密實的骨架結(jié)構(gòu)。不密實的骨架結(jié)構(gòu)受水泥穩(wěn)定碎石承載層特性的影響會在后期使用時引起道路路面下陷和形變問題。若水泥穩(wěn)定材料的壓碎值超過了合理范圍，在承受路面應(yīng)力時，道路容易發(fā)生縱向裂縫和下陷等問題。另外，水泥穩(wěn)定碎石的施工過程中，材料的配比和養(yǎng)護方面也是非常重要的因素，該種半剛性材料非常堅固，但如果養(yǎng)護時間過長或者失水嚴重，會導(dǎo)致橫向裂縫出現(xiàn)。隨著時間的推移，這些裂縫可能會變得越來越大。當(dāng)雨水滲入道路表面時，會導(dǎo)致瀝青面層發(fā)生反射性裂縫，會對道路的使用帶來極大不便，并且可能會導(dǎo)致道路下陷。為了確保道路的長期使用，必須遵循適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護方法，以減少這種問題的發(fā)生。

（5）瀝青面層的施工會直接影響道路的平整度，是預(yù)防路面積水問題的關(guān)鍵步驟。若在實際施工過程中試驗段的參數(shù)沒有正確把握、級配不合理、攤鋪溫度控制不準確，就會出現(xiàn)瀝青離析、路面不平整、滲水情況不理想等問題。

2 道路積水對車輛性能的影響

2.1 對車輛附著系數(shù)的影響

附著系數(shù)φ是路面對輪胎切向反作用力的極限值FXmax與路面對輪胎法向反作用力FZ之比[4]，即：

（1）

附著力Fφ是路面對輪胎切向反作用力的極限值[5]，即：

Fφ=FXmax=FZφ （2）

附著系數(shù)的數(shù)值主要由輪胎構(gòu)型、路面材料、胎面花紋以及車速等因素決定。一般干燥的水泥路面瀝青路面的附著系數(shù)更高一些，而在有積水或者雪地等路況下附著系數(shù)會降低，典型路面附著系數(shù)如表1所示。

經(jīng)實驗測定得知，在良好平整的瀝青路面上，帶有胎面花紋的輪胎具有比光滑胎面或細花紋無排水溝槽的輪胎更優(yōu)越的附著性能。在水層深度超過溝槽深度的情況下，流體動力學(xué)原理表明，光滑胎面或無排水溝槽的輪胎容易發(fā)生滑水現(xiàn)象，此時動水壓力的升力分量等于作用于輪胎的垂直載荷，因此車速和平均接地壓力的平方根成正比?；F(xiàn)象會降低胎面與地面的附著能力，從而影響車輛的制動、轉(zhuǎn)向等性能。

2.2 對行車能見度的影響

行駛中遇到積水會引起鏡面效應(yīng)，嚴重影響駕駛員的視線，尤其在夜間，強烈的燈光會使情況更加凸顯。此外，車輪濺起的積水會形成水霧，特別是大貨車濺起的水花會對后方行駛的車輛造成視線阻礙，影響駕駛員的視線能見度，進而影響對前車轉(zhuǎn)向和尾燈的觀察。車輛速度越快，出現(xiàn)水霧情況越明顯，嚴重威脅車輛行駛的安全。

2.3 對行車速度的影響

城市交通在運行過程中，遇到雨天最顯著的影響就是車速降低，在車輛集中、積水較深的地方極易發(fā)生擁堵甚至交通癱瘓。道路交通系統(tǒng)內(nèi)部有多種不同等級道路，在強降雨天氣影響下，不同等級道路上積水的平均行程長度變化也存在較大差異。在平峰時段，無論大雨還是小雨天氣，積水相較于主干路和其他路，快速路的速度降低值和折減率都要偏大；在大雨天氣下，各等級道路積水導(dǎo)致車輛受到的速度折減情況更加明顯，尤其快速路所受到的影響最大。

3 應(yīng)對道路積水的措施

3.1 注重設(shè)計的合理性

道路設(shè)計部門設(shè)計前需了解當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r、降雨量情況和土質(zhì)情況，以及工程道路的布設(shè)形式和雨污水管網(wǎng)的布設(shè)和管徑設(shè)計。此外，可以通過合理創(chuàng)新將排水方式從“點排式”變?yōu)椤熬€排式”，通過增大排水面積來避免道路積水問題。即可以通過在道路兩側(cè)增加形槽體，將水沿著路面橫坡匯集到形槽內(nèi)，然后再通過排水管道排出，具體方案如圖1和圖2所示。同時，還需要合理設(shè)置雨水篦子，尤其是在容易積水的位置安裝雙篦子，以提高排水能力，并選擇不易堵塞的雨水篦子。對于需要的地方，可以根據(jù)實際情況調(diào)整縱向和橫向坡度，計算匯水量和排水時間。

3.2 提高駕駛員技術(shù)水平

（1）確認車輛底盤的高度。當(dāng)積水高度低于輪胎的一半時，駕駛員應(yīng)先觀察其他涉水車輛能否安全通過，以判斷地面是否存在深坑或障礙物。不應(yīng)直接強行涉水通過，以免排氣管進水。此外，道路上的積水通常帶有雜物，部分污漬可能隨積水進入底盤，附在底盤縫隙內(nèi)。未及時清理可能導(dǎo)致底盤銹蝕，引起不必要的問題。對于密封性差的車燈，積水易進入車燈內(nèi)部，影響整體燈光效果。因此，在行駛途中發(fā)現(xiàn)前方有積水時，務(wù)必減速或停車觀察，確保車輛底盤與積水面之間的距離，切勿強行通過。

（2）降低開車速度。緩慢開車相對于加速開車濺起的水花要小很多，所以涉水時在保證水面沒有超過進氣口的情況下，低速行駛更加安全。

（3）保護發(fā)動機。車輛涉水行駛時，防止發(fā)動機進水是至關(guān)重要的。雖然車輛設(shè)計時為保障防水對電路機械方面有一定的密封性。但隨著車輛行駛里程的增加或車輛經(jīng)過事故維修，可能導(dǎo)致發(fā)動機的防水和密封性下降，長期處于潮濕或積水路段，則會導(dǎo)致發(fā)動機受損，受損情況如圖3所示。此外，當(dāng)水面高于發(fā)動機進氣管道時，積水可能順著空氣一起進入到發(fā)動機氣缸，由于水不能被壓縮，將會導(dǎo)致發(fā)動機不能正常工作，從而出現(xiàn)熄火和噴水現(xiàn)象。

（4）提前開啟雨刷。駕駛員在駕駛車輛進入積水路段前，都會先觀察積水的高度及范圍，然后再選擇是否駕駛車輛經(jīng)過該路段。若積水路段路況很差，車輛一經(jīng)入水，濺起的水花會打在前擋風(fēng)玻璃上，會給駕駛員造成嚴重的視線影響。因此，通過積水路段時，須提前開啟雨刷，使視線保持清晰，以幫助車輛安全通過。

（5）穩(wěn)住油門。為了確保車輛在積水路面上行駛時穩(wěn)定且具有足夠的動力，必須保持油門穩(wěn)定。這樣做可以保持排氣管中的壓力氣體，防止水倒灌進排氣管導(dǎo)致車輛熄火。在行駛過程中，駕駛員應(yīng)盡量保持慢速勻速行駛，減少中途停車、換擋或急轉(zhuǎn)方向等情況發(fā)生。

3.3 提高車輛性能

車輛制造商可以通過技術(shù)改進來提高車輛在積水路面上的穩(wěn)定性和控制性：

（1）優(yōu)化車輛的懸掛和減震系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)化車輛的助力泵轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、主動懸掛控制器，通過對車輛助力轉(zhuǎn)向器、減震、電動泵等相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，得出車輛懸掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向等對操控造成的影響。借助數(shù)據(jù)分析可以更好地對車輛的轉(zhuǎn)向機行駛做出優(yōu)化調(diào)整，保證車輛在積水中運行的安全性及操作穩(wěn)定性，使其能更好地適應(yīng)道路積水的顛簸和不平，提高車輛的穩(wěn)定性和控制性。

（2）加強車輛的密封性，特別是發(fā)動機、底盤部分、車窗部分等，防止水進入車輛內(nèi)部對駕駛員的車輛操作產(chǎn)生阻礙，影響車輛的正常運行。

（3）安裝防水和防滑裝置，例如橡膠密封件和防滑胎紋，借助輪胎的胎紋增大輪胎與地面的摩擦力，以增加車輛在濕滑路面上的抓地力和牽引力，防止車輛出現(xiàn)打滑情況。

（4）提供可調(diào)節(jié)的離地間隙，使駕駛員能根據(jù)道路積水的深度和情況來調(diào)整車輛的高度，以減少水花的濺起和底盤的淹水風(fēng)險，最大程度保證積水路段車輛安全性。

4 結(jié)語

道路積水對車輛的影響不容忽視，它會直接影響駕駛員的駕駛行為、車輛的性能。因此，應(yīng)加強日常維護工作，及時清理路面上的垃圾并疏通排水系統(tǒng)，特別是在雨季時期，及早進行道路養(yǎng)護修復(fù)，以防止問題進一步惡化。此外，科學(xué)分析積水的原因，并采取有效的措施來處理，以確保公路的行車安全。為了提高道路積水情況下的交通安全和效率，需要采取一系列應(yīng)對措施。通過加強道路排水系統(tǒng)建設(shè)、增強駕駛員的意識和技能以及應(yīng)用智能交通系統(tǒng)技術(shù)，可以有效減少道路積水對車輛的影響，提高交通的安全性和效率。

參考文獻

[1]馬濤， 湯鈞堯， 鄭彬雙， 等. 雨天條件下車輛輪胎與瀝青路面間附著特性[J]. 北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2022（6）： 635-643.

[2]梁海媚. 瀝青路面積水車轍行車安全仿真分析與評價[D]. 西安：長安大學(xué)， 2021.

[3]王婷宇， 周梓豪， 楊夢. 高速公路瀝青路面積水病害綜合處治對策[J]. 湖南交通科技， 2022（1）： 34-36+46.

[4]宋宇航. 瀝青路面雨天抗滑性能試驗研究[D]. 北京：北京建筑大學(xué)， 2023.

[5]孫保海. 市政路面積水問題防治措施研究[J]. 工程與建設(shè)， 2022（4）： 1047-1048+1090.

收稿日期：2023-10-26

作者簡介：劉志偉（2003—），男，本科在讀，研究方向：道路交通安全。

基金項目：東北林業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新項目“基于車路協(xié)同的道路積水信息監(jiān)測裝置”（S202310225222）。