基于安全理念的避险车道设计

蒋东波

(深圳高速工程顾问有限公司)

1 引言

山区公路由于地形、地貌、地质条件等因素的限制，在一些特殊困难路段不得不采用连续长下坡。目前国内公路长陡下坡路段几乎全部为事故多发路段，有人称之为“死亡之路”或“鬼门关”。近年来，为了降低长陡坡路段的交通事故率和严重度，在公路的连续下坡路段设置了避险车道。但由于我国避险车道起步较晚，相关的研究较少，相应的规范或指南还没有出台，我国避险车道的设计在设计速度、驶入角、线形、交通工程设施等方面还存在一定的问题，给使用避险车道的司机和车辆带来不少安全隐患，尤其是不能保证驶入避险车道的失控汽车与驾驶员的安全，失控车辆在避险车道内发生二次事故。

2 避险车道设计需要解决的问题

在避险车道设计时需要从系统、全局的观点考虑，而不仅局限于避险车道附近路段及路况，需要依次解决以下基本问题:(1)收集并分析主要影响避险车道设置的因素，如地形、事故分布、坡长坡度、平曲线、刹车片温度、平均日交通量、货车所占百分比等;(2)分析是否需要设置避险车道;(3)避险车道应设置在什么位置;(4)合理确定避险车道的设计参数，如设计速度、避险车道驶入角度、避险车道长度、宽度、制动床集料材料和铺设深度等;(5)合理设计避免二次事故发生的辅助设施和管理措施;(6)除避险车道及其辅助设施外，还需要采取哪些安全措施，如防滑彩色路面、降温池等。

3 设计指标与参数的确定

3.1 设置条件

当新建公路平均纵坡≥4%，连续坡长≥3 km，交通组成中大、中型车辆比例占50%以上且载重车缺乏辅助制动装置时，宜在长陡下坡路段的右侧山坡上的适当位置设置紧急避险车道，以便使失控车辆能够驶离主车道，并安全减速直至停止，避免事故的发生。对于已建公路的紧急避险车道设置的重要依据是调查事故多发点、频率、严重度等因素。

3.2 避险车道位置的确定

避险车道位置的确定有3种方法:工程经验法、事故发生频率法和车辆制动性能判别法。目前我国避险车道的设计主要依靠工程经验法、事故频率法。工程经验法一般用于规划或新建道路避险车道位置的确定，事故频率法用于运营道路避险车道位置的确定。根据工程经验定性分析，避险车道一般设置在以下位置:(1)连续下坡或陡坡路段小半径曲线前方，连续下坡路段或陡坡路段与小半径平曲线相接处是容易发生交通事故，在车辆驶入小半径曲线前，宜沿曲线切线设置避险车道。(2)连续长下坡的下半部，从驾驶员行车心理角度出发，驾驶员更易接受长坡路段下半段使用避险车道。(3)在长大纵坡的特殊点(如居民密集区、互通立交、隧道)之前，避免失控车辆对其产生破坏，宜在适当位置设置避险车道。

3.3 避险车道的设计速度

避险车道设计速度是指失控汽车驶入避险车道后能安全减速至停车，成功避险的最大驶入速度。其决定制度动坡床长度和端部缓冲设施的一个关键性因素。在山区公路的长大下坡路段，失控汽车在驶入避险车道避险之前，由于引起汽车失控的原因不同，失控时的地点及时间不同，会造成失控汽车之间的车速可能会差异较大。目前在设计，尤其在低等级公路设计时，选取计算速度的随意性比较大，设计车速往往偏低，，导致避险车道长度不足。美国AASHTO的绿皮书指出:避险车道的设计车速最小值为128.7km/h，根据美国调查失控车辆的车速结果显示:失控状态下的车辆车速很少超过145 km/h，所以在设计时，不管公路等级高低，避险车道设计车速度最低120 km/h，最高150 km/h。如深圳盐三公路设计车速30 km/h的三级公路，避险车道设计速度取80 km/h，事故车辆冲入其避险车道时，车速超过100 km/h，所以从安全的角度考虑，避险车道设计车速应不低于120 km/h。

3.4 避险车道的引道设计

引道是连接主线与避险车道之间的过渡段，其作用有:(1)为了实现进入避险车道车辆的同轴车轮一起驶入避险车道的路床，以防止侧翻;(2)防止驶入避险车道的车辆将砂砾溅回到公路行车道上;(3)可以给失控车辆驾驶员提供充分的反应时间、足够的空间沿引道，减少因车辆失控给驾驶员带来的极度恐慌，而不致于失去正常的判断能力。根据国内经验及美国的相关研究，单车道的避险车道引道长度不应小于100 m，多车道不应小于310 m，引道宽度应在3.75 m至5.7 m之间。

3.5 避险车道线形与驶入角

避险车道是为失控车辆设计的，线形应为直线，主要基于失控车辆不能适应曲线线形，失控车辆有可能冲出避险车道，造成二次事故发生。避险车道与公路行车道之间的夹角尽可能为零，主要基于于驾驶员不需要操作方向盘即可驶入避险车道，同时，与公路行车道平行的避险车道还可以使道路用地最省。所以在曲线段设置避险车道时应尽量以切线方向切出，但在实际工程中往往有避险车道起点处于直线段上，此时避险车道的驶入角α不应过大，一般小于5°，以免产生横向滑移而引起侧翻。当紧急避险车道的驶入角大于5°而小于10°时，易产生横向滑移，在驶入紧急避险车道时存在一定的风险。为了安全起见，尽可能使紧急避险车道的驶入角小于5°。

3.6 避险车道长度

紧急避险车道的长度是根据驶入速度、坡度、坡床材料的滚动阻力系数而确定的。综合考虑汽车滚动阻力和坡度的影响，紧急避险缓冲区的长度计算公式如下:

式中:L为停车距离，m;v2为进入速度，km/h;G为坡度，%;R为滚动阻力系数。

目前避险车道材料有沙子、天然砂砾、碎石。但这些都不是最好的砂床材料，不能提供有效的滚动阻力系数。据美国资料研究，好的砂床材料应是圆形、在车轮的碾压下上下砾石通过相互滚动、置换，使车辆更容易陷入。最理想的砾石粒径应在1.27 cm左右，最小在0.63 cm，最大在3.81 cm。这样粒径的砾石具有较高的滚动阻力系数。常用材料的滚动阻力系数见表1。选用适当制动砂床材料可有效地减少长度、坡度，降低工程造价。

表1 不同材料滚动阻力系数

制动砂床一定深度是保证材料完全发挥其滚动阻力的必要条件。制动砂床的材料深度不应小于46 cm，一般来说深度范围在46～76 cm，材料的深度应由浅至深，由7 cm过渡至最大深度，过渡段长度不宜小于30 m，其后以最大深度摊铺。

3.7 紧急避险车道的其它设计

为了及时对失控车辆施救，服务车道的设置是必不可以少的，其宽度一般以3.5～4.0 m为宜。为了避免砂床污染及快速干燥，在避险车道设计时需要考虑完善的排水设施。避险车道还需要完善的交通工程设施，如预告标志、标线，禁止驶入，严禁停车、事故报警电话等，在特长连续下坡路段还需要设置避险车道的分布图。在有条件的地方可以设置照明、视频监视等设施，以增加避险车道的安全性。单一的方式往往不能很好的解决问题，需要结合其他相关设施，所以紧急避险车道的设置还可以结合降温池、防滑减速标线、紧急停靠、控制超车等相关方法，更有效地解决长陡路段的安全问题。

4 工程实例

清(远)连(州)一级公路升级改造(高速)工程连州至凤埠段位于粤北山区，全长27.5 km，设计速度80 km/h，整体路基宽度为21.5 m和24.5 m，分离式路基宽度为12.2 5 m，为双向四车道山区高速公路。货车多，超载严重。项目JK2128+480～K2134+660存在一长下坡(长6.18 km)。高程从海拔280.865 m聚降到95.782 m，其中最大纵坡4%，平均纵坡3.0%。在改造之前，此路段就经常发生交通事故，属于典型的交通事故多发路段。为给可能失控的车辆增加一条“救生通道”，设计时在JK2131+400、K2134+200处设置了二处避险车道。下面以JK2131+400处的避险车进行简单介绍:根据长下坡路况及实际地形，在JK2131+400处布设避险车道，离坡顶2.92 km处，此地段离下坡有一定的距离，无视距障碍，土建工程量相对较小。车道入口与正线的夹角采用4°。避险车道纵坡采用12%。砂床最小粒径为5 mm，最大为30 mm级配良好的豆粒石，厚度为50 cm。垫层采用18 cm厚的水泥稳定碎石。避险车道长度为:L=130 ×130/(254(0.25+0.12))=180 m。由于避险车道设计速度相对较大，再增加避险车道的长度较难，造价迅速增加，所以本项目采取直接计算长度，并没有预留安全长度，采取在避险车道端部加设防撞墙以及二层轮胎柔性防护设施，以保证特殊情况的事故车辆在安全车速碰撞的条件下基本无人车伤亡。避险车道路的平面布置如图1。

图1 避险车道路平面布置

5 结束语

目前我国避险车道的数量迅速增加，避险车道对于降低长陡路段的交通事故率、减少人员伤亡及财产损失起到了明显的作用。但从目前避险车道使用情况来看，避险车道的设置还存在一定的问题，经常有媒体报道避险车道内二次事故的发生，造成车毁人亡的情况。所以更加合理的设计、使用和管理避险车道成为当务之急。

［1］黄秀成，田喜东，孙智勇.粤赣高速公路避险车道的安全性评价［J］.公路，2005，(12).

［2］周荣贵.公路纵坡坡度与坡长限制的研究［M］.北京:北京工业大学工学，2004.

［3］李淑庆.西部山区重大道路交通事故治理措施初探［J］.重庆交通学院学报，2003.