山区改扩建低等级公路施工期安全保障措施研究

摘 要：通过对山区改扩建低等级公路施工期道路特征和环境特征的分析，获得交通安全影响因素。在吸收高等级公路施工期保障措施的基础上，针对低等级公路的安全影响因素，归纳出适合山区改扩建低等级道路的常规安全保障措施；将宽容性理念引入施工期安全保障中，从主动引导，降低事故伤害和适度防护的角度去系统的保障低等级公路施工期的安全。

关键词：山区 低等级公路 施工期 宽容性 保障措施

中图分类号：U417 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0059-04

由于低等级公路的改扩建作业区域通行能力的减小，工人、施工机械、路边施工护栏和来往的车辆又构成了一个危险的复杂的交通环境，且作业区附近车流量大、车速快，因此公路的改扩建工程区域很容易诱发交通事故。Asad J. Khattak[1]分析了 1992年至1994年道路交通事故，发现作业区时期道路交通事故比非作业区时期高出 21.5%，美国Liste[2]研究证明改扩建工程作业期间的事故率比作业前增长了119%。

国外对于改扩建工程施工期公路的安全保障措施研究较早，主要从中微观的角度，通过对作业区交通数据的分析，发现里面的各种有关交通安全的问题，从而提出解决方法。James Migletz[3]研究了作业区的车速特性及车速-事故率之间的关系，发现将设计车速降低16 km/h作为限速值可达到最佳效果，并提出了作业区实施限速的步骤；美国宾夕法尼亚州交通局[4]提出到作业区附近某一点时再进行合流的交通控制方法，可以有效地避免道路交通流混乱，缩短排队长度；Chien S[5]通过综合优化作业区的交通组织，交通控制方法以及合理的车道封闭位置及合理的作业区长度，减轻了道路作业区对交通流的影响；另外，美国的MUTCD（Manual on Uniform Traffic Control Devices for streets and highways，2003）和HCM（Highway Capacity Manual）分别对道路施工区的交通组织和通行能力进行了集成研究[6]。国外社会经济的发展水平、公路的道路条件、车流特征和道路使用者的安全意识与国内存在很大的差异，国外较早的研究可以为国内的研究提供借鉴，但国内对于改扩建工程施工期的保障研究还应基于本国公路的特点进行。目前，我国改扩建公路相应的保障措施，特别是作业区的交通保障措施严重滞后，已不能适应我国公路事业高速发展的需要。

霍东芳[7]运用交通工程学、行为学、概率论及数理统计等理论对高速公路改扩建工程施工期的交通特性和通行能力进行了分析，制定了高速公路改扩建工程施工期交通组织的方案；祝飞[8]分析高速公路改扩建期间导致交通事故的因素，结合改扩建期间的交通特性，从管理、安全设施、监控以及紧急救援等多个方面建立交通安全保障体系；李清富[9]分析了高速公路工程建设项目风险的特点和施工期风险评价，为施工期工程改善奠定基础；郑来[10]则主要从交流分流措施的角度来维护双车道高速公路在施工期的安全；王建华[11]在综合考虑可能影响低等级公路施工期交通因素的基础上，采用主动与被动措施相结合，主动措施为主，被动措施为辅的方法来维护施工期低等级道路的交通安全。我国对高速公路作业区安全保障的研究较为丰富，在低等级改扩建公路方面，国内研究较少。

因此本文通过对云南省低等级公路改扩建工程施工期事故资料的分析和施工作业区实地调研，来获得山区改扩建低等级公路施工期交通安全主要影响因素，并在此基础上提出针对改扩建低等级公路特性的安全保障措施。

1 山区改扩建低等级公路施工期交通安全影响因素分析

1.1 道路因素

（1）施工作业区挤占车道。

公路施工作业的同时要开放交通，但施工作业占用的道路空间会使车道数减少或车道变窄，造成道路环境突然改变，如在此处发生意外，驾驶员躲避危险的空间不足，往往是措手不及，发生事故的可能性大大增加。同时施工作业区构成了道路空间范围内的障碍物，增加了车辆撞固定物的危险，在急弯或者本就视距不足路段，会加剧车辆驶出路外的危险性。云南省低等级公路改扩建后技术标准为双向双车道，因此施工作业区只有一条道路可供通行，双向车流汇聚在单车道上，容易发生碰撞事故。

处于山岭地区的改扩建道路，车辆常行驶在长下坡或陡坡路段，车速较高。车速越高，躲避危险需要的制动距离越长，在发生事故时速度越大，事故的后果越严重。另外，在行驶过程中，速度较高使驾驶员视力降低，视野变窄，对距离及其它车辆的行驶速度判断不准，因此在作业区仅剩下一条车道的情况下，发生交通事故的概率大大增加。

（2）路肩。

路肩既是路面的构造部分又是路面的横向延伸，它不但稳定了路面各层次结构，而且两侧的横坡度也可将路面雨水顺利排出，使路面免受水的侵蚀，因此路肩直接关系到路况的稳定和交通运输效益的提高。当公路进行改扩建时，原双车道路基宽度8.5 m三级公路，行车道宽度3.5 m，土路肩0.75 m，采用加宽提速改扩建后为双车道路基宽度12 m二级公路，行车道宽度3.5 m，硬路肩2.5 m。这样就存在安全隐患：由于土路肩只有0.75 m，车辆一旦发生故障，只能停在行车道上，而不能停在其他地方；即使进行拓宽增加到2.5 m，也不能适应大型车辆停车的需要。

1.2 环境因素

（1）施工作业区环境复杂。

公路改扩建及维修项目，是在不中断交通的条件下进行的，施工作业人员和机械设备出现在公路上，施工人员需要在公路上作业或者行走。施工人员的出现，造成了对交通的干扰，实际给行车驾驶员造成了一个突然变化的行车环境，如果没有适当的安全防护措施和交通控制技术，让驾驶员适应新的行车环境，就有发生意外交通事故的可能。总之，行车环境的突变、车辆的高速行驶及较高的失控比例，决定了改扩建及维修项目施工作业环境的复杂性。

（2）夜间作业频率高。

公路的改扩建与维修项目，由于是在不中断交通的条件下进行的，时间紧、任务重，有些项目不得不安排在夜间进行，作业区安全防护措施的布设就显得尤为重要。由于外界信息大部分是通过司机的眼睛传输到脑中枢的，具备良好的必要视觉条件是获得视觉信息的基本条件，良好的视觉条件有赖于照明设施。如果分流、合流处路锥、导向、禁令和警告标志等看不清楚，或区域规划考虑的欠周全，都会给夜间出行的司机增加不同程度的危险性。

2 山区改扩建低等级公路施工期常规安全保障措施

本文在总结高等级公路安全保障的基础上，根据上文分析的山区改扩建低等级公路施工期安全特征，总结出3条针对性的常规安全保障措施。

2.1 完善设置交通标志、标线

改扩建作业区交通标志起提示驾驶员和管理交通的作用，一般包括道路施工安全标志、警告标志、禁令标志和指示标志等。山区改扩建低等级公路道路两侧通常距离较窄，多为山体或悬崖，施工时多会占据半幅道路，因此改扩建作业区应注意设置道路变窄标志警告标志。同时由于山区低等级公路改扩建工作区无分隔设施，还应注意设置禁止超车标志，500 m设一组，一组2个，并在作业区下游过渡区结束后 200 m处设置禁止超车解除标志，重复设置2个。

在公路改扩建作业区应根据驾驶员的交通行为来设置交通标线，作业区分为警告区、上游过渡区、工作区、下游过渡区及终止区等五部分[11]，各部分根据车辆交通行为科学设置交通标线。需要注意的是，改扩建作业区标线虽然为临时标线，但仍要保证其耐久性，必须保持与路面之间的紧密结合，在施工时期内不会因为车辆的来往通行而剥落。

2.2 完善护栏设置

山区改扩建低等级公路道路高路堤路段或沿崖路段应特别注意护栏的设置。由于改扩建后一般要在旧路面上加铺结构层，导致护栏高度不再满足《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》的要求，可采用赵晓雷[12]的护栏增高法对护栏进行完善。

2.3 其它常规安全设施设置

其它常规安全设施主要包括主动发光太阳能安全设施（图1）及大型可变情报板（图2）。在改扩建工程中，设置发光太阳能设施可以通过LED的发光和频闪提高识认性，尤其是在夜间十分醒目，可以给驾驶员很强的视觉刺激，太阳能标志是使用最多的太阳能安全设施，其主要设置在车道的分、合流处，在夜间无照明的条件下，驾驶员只有在较近处才能分清分、合流处，稍有不慎，车辆就会撞到工作区施工器械上，造成交通事故。在车道的分、合流处设置黄闪灯标志，通过标志的主动发光来引起司机的注意，使驾驶员在较远处就能够清楚的得到分、合流的控制信息。

可变信息情报板是改扩建公路监控系统中不可缺少的外部设备，它在监控中心的统一控制下向道路使用者传递前方路段的交通信息，使驾驶员在车辆行驶中及时了解各种交通状况，以便安全行驶，如前方正在施工等信息。此外，管理部门还可以通过可变信息标志发布各种控制命令，如改扩建工程的位置、里程和限制速度等，以调解车辆行驶状态，避免事故发生。

3 宽容性理念在施工期安全保障中的应用

宽容性理念是宽容道路的使用者，当他犯错时，有足够的空间和时间，让他为所犯的错误付出最小的代价，而这个时间和空间是由道路设计者提供的[13]。宽容性理念体现了以人为本的思想，从保障人的安全和人本身的生理、心理特点出发，最大限度的保护人车安全。因此，在施工期安全保障中，不仅要有常规的安全措施，更要有从“人本”出发的宽容性设计。本文对宽容性理念在施工期安全保障中的应用研究主要从主动引导、降低事故伤害和适度防护三个层次进行。

3.1 主动引导

主动引导是指通过采取安装交通安全设施和改善道路行车环境等措施实现驾驶员与道路的良性交互，使驾驶员能够根据行车环境所传达的信息自觉地改变操作行为和行驶方向，在驾驶员与行车环境所发生的信息交互过程中，行车环境起到了“主动”引导的作用，防止车辆驶离车道冲出路外，有效地降低了车辆驶出路外的可能性[14]。

山区改扩建低等级公路多为二级及以下等级公路，视距不良路段及连续急弯陡坡路段较多，因此主动引导措施是从视线诱导，速度控制，路肩设置等方面多管齐下。

（1）视线诱导。

山区改扩建低等级公路本身路幅较小，在施工期时作业区挤占车道又不可避免，这样就使得通行车辆可利用的道路宽度进一步减小，在急弯和视距不良路段会产生较大隐患。因此视距不良路段及连续急弯陡坡路段皆宜设置轮廓标、线形诱导标或凸面反光镜（图3）。

轮廓标反射体的颜色分为白色和黄色，按行车方向，配置白色反射体的轮廓标应安装于公路右侧，配置黄色反射体的轮廓标应安装于公路左侧，轮廓标一般设置在公路的土路肩上或附着在路侧护栏上，由于夜间作业频率较高，且像云南省山区多有雾天出现，宜设置反光性能高的轮廓标。线形诱导标一般设置在小半径曲线路段、匝道、急弯路段或通视较差，对行车安全不利的曲线外侧，且至少在150 m远处就能看见，其设置间距保证驾驶员至少能看到三块线形诱导标或能辨明前方进入弯道运行。

（2）路肩设置。

对于山区公路，在项目资金有限的条件下路肩硬化比路肩加宽更为经济、快捷，尤其是在低等级山区公路等路面宽度较小的公路路段，能起到提高通行能力、提高行车安全性的目，而且尽量缩短施工周期，对于减少交通事故有着很大的帮助。

大雨或雾天时，可能导致路面标线辨识不清，以云南省为例，云南省属于多雾地区且85%的雨量集中在5～10月间的雨季，在雨季，视认性较差或有限的条件下，路肩震动带能帮助司机保持在正确的行驶车道上。美国联邦公路局的多项研究估计，路肩震动带可使冲出路外事故减少20%～50%[2]。

（3）速度控制设置。

山区低等级改扩建公路有较多的急弯陡坡、连续长大陡坡路段上以及穿越城镇、村庄的路段，如果这些路段速度控制不当，会产生严重的碰撞或碾压事故，根据云南省2007年至2011年事故调查资料显示，碰撞和碾压事故分别占到所有事故类型的57.45%和14.89%，可见速度控制的重要性。速度控制主要依靠减速丘、减速标线和视觉心理减速措施。

减速丘和减速标线较为常见。减速丘主要利用自身对行车的阻碍，强制大、中型重载车辆的驾驶员在长下坡路段行驶时使用低速档位，采用发动机辅助制动来减轻行车制动器的负荷强度，从而降低车辆失控的可能性，主要应用在急弯陡坡、连续长大陡坡路段上以及公路穿越城镇、村庄的施工期路段；减速标线是用于提醒驾驶员前方应减速慢行的标线，一般设置在施工区处于长下坡路段下坡方向车道、小半径曲线段外侧车道、上坡凸型竖曲线前方视距不足路段上坡方向车道处，由于减速带横条高度影响行驶安全，必须谨慎考虑横条设置高度。错觉标线是一种减少交通隐患的新型标线，通过改善视觉效果，达到降低车速的目的。当司机行驶在有这种标线的路段时，从心理上感觉道路越走越窄，从视觉上感到前方将是一条狭窄的道路，由于这种强烈的视觉冲击，司机会不由自主地刹车减速，此装置可应用在施工作业区的前方，引导驾驶员减速行驶。

3.2 降低事故伤害

如果引导手段不能完全避免路侧事故，当车冲出路外时，道路设计时应该尽可能提供路侧净区，使事故车辆“软着陆”。

（1）边坡。

施工期路堑边坡应防止设置碎落台，为滚落的岩石提供安全净区。如图4所示。

（2）路侧危险物标识。

施工期道路路侧时常会出现暂时无法移除的危险物，如各种施工装置，这时可采取在危险物上涂刷反光漆或粘贴反光膜的方法标识其轮廓，或在危险物前方设置警示标志，起到及时提醒驾驶员危险物存在的作用。

（3）避险车道。

施工期道路路面宽度变窄，双向行驶车辆在作业区附近会车时往往需要共用一条车道，如果作业区设置在长下坡路段附近，车辆制动措施容易失效产生严重的交通事故，因此宜在长大下坡的施工路段设置紧急避险车道，如图5所示。

避险车道宜设置在长陡下坡右侧的视距良好路段。根据相关研究成果，紧急避险车道最好设在长大下坡第二个1/3处的末端，即在下坡中部和尾部的中间部分，相对应的即在施工作业区前的1/3处。在避险车道设计同时，设置与避险车道对应的标志、服务设施，可更有效地预防并减少失控车辆事故的发生，如电话报警系统和相应的标志标线。

3.3 适度防护

路侧净区虽然可以有效降低事故，但是在不具备设置净区条件的路段，通过科学合理的设置护栏、防撞设施等，实现最小的伤害，最大的保护。

（1）设置安全护栏。

山区高路堤沿崖路段设置安全护栏可最大程度的减轻事故的伤害。需要主要的是：护栏本身也是一种障碍物，应首先采用宽容设计理念对路侧安全净区内的障碍物进行妥善处理；公路路侧安全净区的宽度得不到满足时，失控车辆越出路外产生的事故严重度高于碰撞护栏的严重度时，应按护栏设置原则进行安全处理；不同形式、不同刚度的护栏之间均应进行过渡处理，以保持护栏强度的连续性，防止事故车辆在护栏不连续的地方传过，通过过渡段的设置保证了护栏整体刚度的逐渐过渡，避免了大刚度护栏成为路侧障碍物。另外，施工期路段护栏可能出现断头现象，应注意对护栏断头处的处理，防止护栏的断头处切入车舱[15]。

由于山岭地区的特点，改扩建低等级公路施工区常常会临近隧道，路基与隧道的横向宽度和布置是不一致的，隧道宽度较路基宽度要窄。在隧道与洞外连接道路之间，设置有一定长度的过渡段，使车辆能够顺利驶入隧道。该连接线的路基宽度一般仍按公路标准设计，通过护栏实现过渡，车辆如果冲出护栏将撞上山体，后果十分严重，因此，此处护栏应考虑增加消能设施，逐渐缓冲减速，从而降低事故的严重程度。

（2）缓冲消能设施。

施工期道路作业区环境复杂，车辆在急弯转弯或会车时躲避不及可能会撞倒施工装置上，因此应在迎交通流方向设置缓冲消能设施，如防撞桶，以起警示和缓冲的作用。防撞桶材料一般为玻璃钢，在防撞桶上粘贴红、白相间的高强级反光膜，桶内装 2/3桶高的细砂以增加防撞桶的重量，并以钢带或其它形式联结成一体，如图5所示。

4 结语

本文通过对山区改扩建低等级公路施工期道路特征和环境特征的分析，获得了相关的交通安全影响因素，并在吸收高等级公路施工期保障措施的基础上，针对低等级公路的安全影响因素，归纳出了适合山区改扩建低等级道路的常规安全保障措施；同时创造性的将宽容性理念引入施工期安全保障中，从主动引导，降低事故伤害和适度防护的角度去系统的保障低等级公路施工期的安全。

参考文献

[1]Asad J. Khattak， Aemal J. Khattak， Forrest M. Council. Effects of Work ZonePresence on Injury and Non～injury Crashes. Accident Analysis & Prevention.2002，34：19-29.

[2]周茂松，吴兵.美国道路作业区交通管理研究与启示[J].中外公路，2005，25（2）：116-118.

[3]James Migletz， Jerry L. Graham， Ingird B. Anderson， Douglas W. Harwood， Karin M. Bauer. Work Zone Speed Limit Procedure. The 78th Annual Meeting Transportation Research Board， Washington， D.C.， revised.1999：584-596.

[4]Yi Jiang. Dynamic Prediction of Traffic Flow and Congestion at Freeway Work Zone. The 78th Annual Meeting Transportation Research Board， Washington， D.C.， revised.1999.

[5]Chien S， Schonfeld P.Optimal Work Zone Lengths for Two-lane Highways. Transp.Eng..2001，127（2）：124-131.

[6]Federal Highway Administration. （2003）. Manual on Uniform Traffic Control Devices for streets and highways （MUTCD）[S].U.S.Department of Transportation，Washington DC.

[7]霍东芳.高速公路改扩建施工期交通组织研究[D].长安大学硕士学位论文，2008.

[8]祝飞.高速公路改扩建施工区交通安全保障体系研究[J].交通企业管理，2011（7）：50-52.

[9]李清富，高攀，马磊.公路工程施工期风险评价[J].山西建筑，2008，34（3）：211-212.

[10]郑来.双车道公路改扩建施工期区域交通分流路网设计研究[D].哈尔滨工业大学硕士学位论文，2010.

[11]王建华，任素琴，赵宏或.旧路改扩建工程施工期交通维持方案浅析[J].内蒙古石油化工，2010（4）：64-65.

[12]赵晓雷.公路改扩建作业区交通安全分析与设施设置研究[D].哈尔滨工业大学博士学位论文，2007.

[13]张淑林，何利佳.宽容性设计在公路中的应用[J].科技信息，2011（9）：352-358.

[14]尹自永.基于宽容理念的农村公路改造与安全设施设计[J].道路交通与安全，2010，10（4）：45-47.

[15]叶雨霞.浅析公路路侧安全防护技术[J].科技经济市场，2010（9）：28-29.