高速公路长下坡处避险车道引道设置浅析

杨素超 梁力 胡滨

近几年,随着我国公路事业的快速发展,高速公路得以大规模建设,山区高速公里通车里程已超过1.6万km。车辆运行车速的快速提高,交通事故率也随之上升。在山区高速公路上,连续长大下坡路段的频繁出现,大型货车因刹车失灵导致的重特大交通事故显著增加,长陡下坡路段往往成为“死亡之路”或“死亡谷”,严重威胁驾乘人员生命财产安全。近年来,通过国内外技术交流,国内的管理者和工程设计人员也开始效仿国外的长陡坡处治的工程经验,在国内的高速公路和一般公路上的连续长下坡路段设置紧急避险车道。据统计,现在国内的避险车道在一定程度上取得了一定的效果,被司机称为“救命车道”。但是,一些引道的设置不合理致使一些驾驶员不能及时的认清避险车道的线形而错过避险车道的使用,或者使得进入避险车道的车辆发生事故。

1 避险车道引道设置

1.1 引道功能

引道起着连接紧急避险车道与主线的作用。合理的引道设计将给失控车辆驾驶员提供充分的反应时间和空间保证驾驶员判断准确,操作正确,使车辆能够沿引道安全地驶入紧急避险车道。美国的研究认为多车道紧急避险车道的引道长度不应小于310 m[4]。

引道的设置,应首先保证准备使用紧急避险车道的驾驶员在引道的起点可清晰地看到前方紧急避险车道的全部线形,而时隐时现的紧急避险车道会给驾驶员带来不安全的感觉,往往会使驾驶员在紧急避险车道前的决策发生迟疑,甚至错过进入紧急避险车道获得救生的机会。紧急避险车道引道的终点应设计成齐平式,这样设置可使车辆前轮同时进入紧急避险车道,保证车辆前轴两轮保持同样的减速度,便于更有效地控制失控车辆,如图1所示。否则会造成车辆前轴两轮左右受力不均匀而导致车辆侧翻,在紧急避险车道入口即发生事故。引道的终点宜设置在紧急避险车道入口的后方,使紧急避险车道与主线分隔开并保持一定距离,保证车辆进入紧急避险车道后,不会有石子崩落到紧急避险车道以外,特别是主车道上,而干扰正常行驶的车辆。

引道需要引导高速行驶的车辆顺利进入避险车道,最好的情况是两个车轮同时进入强制减速路段,同时要避免车辆发生跳跃,造成事故。

1.2 国内现有避险车道的缺陷

1)一些避险车道的引道渐变段长度不够,不能够提供足够的视距来保证驾驶员能够清晰地看到避险车道的全部线形。

2)引道没有变坡竖曲线,而是保持原有的坡度,由于避险车道为上坡设置,与主线的坡度差较大,这样在引道与避险车道道床(强制减速路段)容易出现折点,不利于高速行驶的汽车安全的驶入避险车道道床区。

1.3 引道长度设置

1)渐变段长度。设渐变段的长度为 L1,紧急避险车道从主线分离出来的偏角用渐变率表示。由于制动失效后车辆的运行速度很快,驾驶员对车辆已极难操控,为了让失控车辆能较为顺利的进入紧急避险车道,在紧急避险车道渐变率的设计上,与互通式立交匝道设计的参数取值有所不同,应充分考虑失控车辆的高速度和行驶轨迹的摆动,渐变率应尽量小,过渡段长度应适当加大。参考现行JTG-2006公路路线设计规范表11.3.7-3中的数据,对紧急避险车道渐变率和长度取值建议见表1[6]。

表1 紧急避险车道渐变率和渐变段长度取值

2)引导段长度。由于一般情况下紧急避险车道均设计为上坡,因此,在引导段会形成凹形竖曲线。引导段长度至少应满足设置凹形竖曲线的要求。对凹形竖曲线,在考虑竖曲线的最小长度时需考虑缓和冲击和行程时间过短两种情况:

a.缓和冲击。汽车行驶在竖曲线上时,产生向心力。这个向心力在凹形竖曲上是增重,根据交通工程心理学的研究,在增重到一定程度时,驾驶员将难以承受。

表2 驾驶员对不同加速度反应的描述

根据表2和图2驾驶员对不同加速度的生理反应及国外相关研究,取离心加速度(由向心力产生)为 0.3g[2],由离心加速度公式知:

用 V(km/h)表示并整理得:

这样求得的最小竖曲线长度为:

b.时间行程不至于过短。当汽车在竖曲线上行驶时间过短时,就会使驾驶员产生变坡很急的错觉,因此时间有最小值,这里取最短行程时间为3 s,则竖曲线的最短长度为:

通过对以上两个竖曲线最小长度的比较,选择大值作为引导段长度:

3)最小引道长度。引道的最小长度:

从以上分析知,无论是渐变段长度或者引导段长度,都离不开车辆进入引道时的速度,因此车辆进入避险道的速度对于确定避险道长度很重要。美国AASHTO的绿皮书指出:避险车道的设计车速最小值为128.7 km/h[8]。

2 地形受限时一些建议措施

当避险车道引道渐变段长度不够,或增加渐变工程量较大时,可考虑增加诱导措施,使得驾驶员及早的做好准备,例如:结合紧急避险车道前方2 km,1 km,500 m和紧急避险车道入口处设置紧急避险车道的预告标志,沿土路肩或硬路肩设置彩色路面一直到避险车道引道,这样既能使需要使用避险车道的大型车辆进行线形引道,同时也避免不需要使用避险车道的主线上的车辆误驶入避险车道;此种设置对山区高速公路一些雾区内的避险车道设置也起到一定的引导作用。

当引导段长度不够时,建议结合强制减速路段长度合理的布置两者长度;或将强制减速路段的一部分设置为竖曲线路段,这样就要求及时地对曲线强制减速段进行管理。

3 结语

从现有的高速公路避险车道使用情况来看,避险车道的设置可以有效地减少高速公路长大下坡路段的事故率,避险车道引道设置的合理性可以增加避险车道的使用性和安全性;从驾驶员的生理感觉出发,给出避险车道引道的合理建议值,提出设置不足时的一些辅助措施确保避险车道的安全使用。

[1] 张小剑.高速公路紧急避险车道的设计[J].铁路勘测与设计,2005(6):59-60.

[2] 杨少伟,石飞荣,潘兵宏,等.可能速度及其在公路线形设计中的应用方法[J].长安大学学报,2004(5):2-4.

[3] 杨秀峰,吴京梅.紧急避险车道浅谈[J].北京公路,2005(3):19-20.

[4] 黄玉健.紧急避险车道技术措施的探讨[J].华东公路,2006(3):33-34.

[5] 贺玉龙,孙小端,刘小明,等.紧急避险车道在美国山区公路上的应用[J].交通运输工程与信息学报,2005,3(3):88-89.

[6] JTG D20-2006,公路路线设计规范[S].

[7] 道路标线.论彩色路面的作用及应用[EB/OL].中路博客,2008-01-04.

[8] 运伟国,李 彬,叶燕仙.紧急避险车道在长大下坡道路上的应用[J].公路工程,2007(8):119-120.