山区公路安全设施设计浅析

王玉鹏

（中交路桥技术有限公司，北京 100011）

1 概述

公路是经济建设的先行官，对缩小城乡差别、促进边远地区文教卫生事业、发展工农业生产和旅游事业等都起着重要的作用。我国山区面积广大，山区公路在路网中占有相当大的比重，交通安全设施虽然占公路总投资比例较少，但对公路的行车安全起着关键而重要的作用。

公路安全设施主要包括标志、标线、护栏等。它是公路必不可少的组成部分，标志、标线以图形、符号、文字、线段等使公路使用者提前感知道路信息，明确自己所处路段的道路条件和交通环境，用以向公路使用者提供正确的信息，规范公路使用者的交通行为，从而达到主动管制、警告及引导交通流的作用。护栏是从被动防护的角度对路线上的危险点、段进行防护处理，以减轻发生事故的危害程度。完善的安全设施设计以保障公路运行效率与交通安全为目的，它在现代道路交通中发挥着重要的作用。

车辆在道路上行驶主要是驾驶员、车辆和道路环境相互适应和相互协调的过程，本文主要从驾驶员行为、道路安全隐患及对失控车辆被动防护等方面分析山区公路的安全设施设计。

2 道路、驾驶员和车辆的交通安全特性

2.1 对行车安全有影响的道路特征

公路的线形条件是行车安全的重要控制性因素。现行《公路工程技术标准》中规定了各等级公路的几何线形指标（如极限最小半径、一般最小半径等），设计指标与设计车速有着一一对应的关系。

公路受所处地区地形、地质、水文、气候条件以及投资的限制，山区公路主要有以下特点：a）建设年代早，道路等级普遍偏低，连续弯道多，弯道半径小，沿溪临崖路段长，会车视距严重不足[1]；b）行车条件受气候影响较大，风、冰、雪、雨、雾以及低温等各种气候条件不可避免地对行车安全产生影响；c）山区公路的侧向净空、地质灾害、路侧景观等路侧环境因素也对交通安全影响较大。

2.2 驾驶员的交通行为分析

驾驶员的交通行为是影响交通安全的主要因素。在驾驶过程中，驾驶员主要通过眼睛的观察获取交通信息，根据研究显示驾驶员在山区道路对前方近距离区域注视频次最多，对动态目标关注最少[2]，这也间接表明山区公路路侧人为干扰较小，即道路自身的环境条件是山区公路驾驶员在行车过程中面对的主要问题。在行车过程中，驾驶员依据道路的平面线形、路面状况、路侧干扰程度、天气条件、车流密度和车辆性能等因素确定行驶速度，驾驶员总是倾向于驾驶时间最短的出行原则，牺牲行车的舒适性采用高速行驶。例如，因山区公路路侧人为干扰小、车流量不大，虽然受线形所限超速行驶的行车舒适较差，但行驶习惯会使部分驾驶员主动超速行驶，伴随而来的是车辆会借用对向车道，发生事故的机率也随之大大增加。

驾驶员对交通标志的认知和处理过程一般分为发现、识别、认读理解、决策行动等5阶段[3]。发现阶段是驾驶员识认交通标志的初始阶段，此阶段的特点是驾驶员在其视野范围内感知到交通标志牌的存在，但不能判定出该标志的形状和其特征。识别阶段是驾驶员进一步了解交通标志的阶段，驾驶员已能确定标志牌的外部形状，但不能认读该标志上的内容。认读理解阶段是驾驶员接收及处理交通标志传递的信息，在此阶段，驾驶员识别标志牌上的内容并以此信息为基础进行加工处理。决策阶段是大脑在认读理解的基础上对所驾车辆是否与如何实施操作做出选择的阶段。行动是驾驶员根据大脑决策实施到驾驶行为上的阶段。

驾驶员在行车过程中要处理大量信息，并把一部分信息反应在驾驶行为上。交通标志作为道路信息载体，在设置时除考虑道路本身状况外，还要充分考虑驾驶员的行为特性，向驾驶员提供及时、准确、完善的道路交通信息。

2.3 车辆性能

车辆的行驶安全性能由汽车制造企业决定，在行驶过程中受到路线环境、天气情况以及驾驶员驾驶技术的影响。

3 安全设施设计

据调查，相同长度的平原公路与山区公路，山区公路的标志数量远远少于平原公路，而护栏数量差别不大。

山区公路安全设施设计的重点为提醒驾驶员注意前方道路的安全隐患点，并规范其驾驶行为，并在信息引导的基础上对可能发生事故的路段进行安全防护，最大程度地保障行车安全。山区公路安全设施的设计主要集中在弯路（连续弯路）、长大下坡等路段的主动引导与被动防护，对特殊气候情况的及时告知，对路侧隐患的安全防护等方面。

3.1 弯道路段的安全设施设计

3.1.1 标志设置

目前连续弯道的定义可表述为：设计车速小于60 km/h的道路上，连续有3个或3个以上反向平曲线，其半径均小于或有两个半径小于表1的规定，且圆曲线间的距离均小于或等于表2的规定[4]。

表1 平曲线和停车视距

表2 两反向曲线间距离值

弯道除设置连续弯路警告标志外，限速标志也是提高安全的重要措施，弯道处的限速数值是通过弯路能够安全行驶的车速，弯道处的车辆限速以该弯道的设计车速为依据，但限制车速与运行车速之差大于20 km/h时同样易发生交通事故。道路运营初期，可以设计车速作为限速的数值。运营一段时间后，应对实际运行速度进行测试，得出不同车型车速累计分布曲线，测试地点建议在设计半径最小的弯道处。弯道处的限速数值可以采用两种方法来确定：a）大型车和小型车由于车辆性能不同，通过弯道时的速度差距较大，对于双向两车道的道路，分车型限速易造成高限速车辆超车，因此必须辅以禁止超车标志、标线。b）若大型车累计分布曲线第85%车速与小型车的累计分布曲线第85%车速速度之差不大于20 km/h，则采用大型车的第85%车速作为限速值。

在弯道路段设置视线诱导设施（包括线形诱导标、轮廓标、凸面镜等）其主要作用是为驾驶员掌握道路线形和轮廓信息，确保车辆在道路上行驶。

为增加标志的视认性，山区公路标志的设置位置不必拘泥于设置道路右侧，可以把标志设置在弯道凸曲线一侧，以增强识认性。

3.1.2 标线

在弯道路段路面设置横向或纵向减速标线，在车辆通过时通过震动感或视觉感到车道变窄迫使车辆被动减速，起到限速的作用。在弯道道路中间标上黄实线（最好采用震动标线），严禁车辆跨线超车，同时在弯道起始处配合设置严禁超车标志。

3.1.3 护栏等安全设施的设置

《公路交通安全设施设计规范》规定坡度1∶1.5时填方大于3 m的路段设置护栏，防撞等级以可能造成的事故等级为依据。由于护栏不可能在运营阶段再进行大范围的更换，因此对设置标准和防撞等级应作深入研究。弯道路段由于受离心力的影响，超速行驶的车辆易冲出弯道外侧造成重大交通事故，因此对山区公路是否适当降低护栏的设置标准和提高护栏的防撞等级，新建公路需以车辆碰撞试验结果为基础作进一步的研究，改建项目应该根据交通事故调查资料进行分析论证。

3.2 长大纵坡路段的安全设施设计

目前对于长大纵坡的定义表述如下：连续两个及以上纵坡坡度大于表3规定且连续下坡长度超过3 km的路段[4]。

设计速度km/h 3 000 m以下海拔3 000～4 000 m海拔4 000～5 000 m海拔5 000 m以上20 7 7 7 6 7 30 7 7 6 5 7 40 7 6 5 4 7 60 6 5 4 4 6 80 5 4 4 4 5 100 4 4 120 3 3海拔纵坡坡度上坡 下坡

3.2.1 标志设置

汽车下坡时，由于汽车自身重力加速度的作用，车速会越来越快，当坡度陡且长时，车辆长时间的制动导致制动器的温度升高，出现制动器的“热衰退”现象，严重时制动完全消失，从而引发交通事故。对于长大陡坡下坡路段，要在进入此长下坡路段以前的一定距离设置反应道路坡度信息的标志（连续下坡警告标志和坡长辅助标志）。对驾驶员明确路况信息，使其采用提前减速、使用辅助制动等正确的驾驶操作。如果路段重型车辆的比例较大，可以考虑强制要求重型车必须采用低挡下坡，任何车辆严禁空挡滑行。

相应地对于长大上坡路段，重力使车速下降，大型车辆会出现动力性不足、发动机过热、发动机熄火等现象，从而可能造成车辆向下溜滑,引发交通事故，因此再进入爬坡路段前一定距离应设置爬坡坡度和坡长标志加以警示。此外小型车的车速受爬坡影响较小，若集中在同一条车道行驶会降低运行效率，当单方向车道大于等于两条时，应设置“大型车靠右”标志。

3.2.2 标线设置

与弯道处类似，在长纵坡段设置横向或纵向减速标线，在车辆通过时通过震动感或视觉感到车道变窄迫使车辆被动减速，减小车辆制动器的负担。

3.2.3 护栏的安全设施的设置

在长陡下坡路段需设护栏的路段，可在设计车速的基础上，根据重力加速度测算车辆实际运行车速并以此作为护栏的设计车速。

式中：V设为实际运行设计车速；V0为初速度，取为设计车速；a为加速度，根据道路纵坡和路面摩阻系数测算；s为设护栏处距坡顶的距离。

3.3 特殊气候、边坡情况的及时告知

对行车产生影响的气候条件主要是指降雨、降雪、结冰、大雾等，雨、雪、冰天气使路面湿滑导致车辆的刹车距离增长、方向不稳；而大雾严重降低能见度，使得驾车人员对车距的判断非常困难；横风使车辆偏离车道从而引发单车事故或多车事故。

为使驾驶员提高警惕，在相应的隐患路段设置“积雪路段减速慢行”、“注意横风”、“大雾注意车距”、“积水路段小心驾驶”等标志，对驾驶员起到警示作用。在进入路段前对驾驶员提供预告性信息，让驾驶员提前做出选择。这需要完善的道路网路信息系统作为支持。

路侧边坡稳定性也是影响行车安全的重要因素，对于边坡稳定性较差路段，设置“注意落石”标志。

4 结语

针对山区公路的路线特点，结合驾驶员行驶特性以及车辆安全性能，对普遍存在隐患点的安全设施设计重点进行分析，强调山区公路安全设施设计对道路交通安全起到至关重要的作用。随着山区公路的建设发展，道路网络信息系统的建设也将对道路安全设施设计起到良好促进作用。

护栏的设置以车辆碰撞试验为基础，笔者未作深入分析，可做进一步的研究。