山区高速公路急弯陡坡路段交通安全影响分析

郝倩妮

（山西省交通科技研发有限公司，山西 太原 030032）

1 概述

我国的山地丘陵约占全国土地总面积的43%，由于地形、地质、水文等自然条件复杂，在山区公路设计中，为克服地形限制难以避免地设置急弯陡坡。近年来交通事故统计分析表明，山区公路的交通事故主要集中在急弯陡坡路段，而且随着交通量的逐年增长，急弯陡坡路段的事故数量呈递增趋势。因急弯陡坡路段事故频发，且事故后果严重，其安全问题引起了道路设计、运营管理、政府等多部门的高度重视，目前许多事故频发的急弯陡坡路段被驾驶员称为“死亡之路”、“死亡谷”，由此可见其危害性。在此背景下，结合高速公路运营实际，明确急弯陡坡界定标准，并对这类特殊路段对交通安全造成的独特影响开展分析，为山区高速公路的线形设计和运营管理提供参考。

2 急弯陡坡路段界定标准

2.1 平面线形

《公路路线设计规范》规定了不同设计速度下圆曲线最小半径的一般值和极限值，正常情况下圆曲线半径取值应大于一般值，小于极限值时车辆行驶的安全性可能受到直接影响。一般情况下，将实际圆曲线半径接近或小于圆曲线最小半径一般值的路段认定为急弯路段。我国山区高速公路多采用100 km/h或80 km/h的设计速度[1]，现行路线设计规范对应的圆曲线最小半径一般值分别为700 m、400 m。我国早期修建的一些山区高速公路中，受当时经济条件和技术水平限制，部分路段的设计速度只能达到60 km/h，然而这些路段的实际限速和运行速度一般都在80 km/h以上，运行速度与设计速度的差值超过20 km/h，根据运行速度要求圆曲线半径接近或小于400 m的平曲线即可视为急弯路段。

2.2 纵断面线形

《公路路线设计规范》根据载重汽车动力性能、公路通行能力、车辆行驶安全等因素确定了最大纵坡指标，特殊情况下只有经过严格的经济技术论证，高速公路的最大纵坡值才可以增加1%。一般情况下，将实际纵坡接近或小于最大纵坡规定值的路段认定为陡坡路段。对应100 km/h或80 km/h的山区高速公路设计速度，现行路线设计规范对应的最大纵坡规定值分别为4%、5%。当运行速度与设计速度差值大于20 km/h时，也应当根据运行速度确定最大纵坡。

2.3 平纵线形组合

一般情况下，将急弯与陡坡的组合路段认定为急弯陡坡路段。考虑到不利线形的组合情况，对于连续长、陡下坡，特别是连续长、陡下坡的下游路段与急弯组合时安全风险进一步加大，因此也将其视为急弯陡坡路段的一种。现行公路路线设计规范针对连续下坡路段重载车制动性能下降问题，对高速公路连续长、陡下坡路段的平均坡度与连续坡长作出明确规定，其中平均坡度为2.5%时，对应的连续坡长不宜超过20.0 km；平均坡度为5.0%时，对应的连续坡长不宜超过4.4 km。超过规定值时，应当开展交通安全性评价，通过设置货车强制停车区、完善道路安全设施等加强交通管理与速度控制。一般将平均坡度与连续坡长接近或超过规范规定值的路段认定为连续长、陡下坡路段。

3 交通安全影响分析

3.1 驾驶员心理

驾驶员是道路交通系统的重要使用者。在车辆行驶过程中，驾驶员从道路环境中获取信息，经过大脑分析判断后再做出具体操作，以上任意环节出现失误都可能引发交通事故。近年来国内外学者针对不同道路环境对驾驶员心理特征的影响以及由此产生的各种行为开展了一系列研究，研究表明圆曲线半径、纵坡坡度都会直接影响到驾驶员的心率变化[2]。在急弯陡坡路段，路线线形指标变差，视距受限，驾驶员心率增长较大，长时间运行容易导致精神过度紧张，影响行车安全。当道路线形变差，驾驶条件无法满足驾驶员的驾驶预期，绝大多数驾驶员会倾向于选择主动降速来增加行车安全性，然而道路通行能力下降可能导致交通拥堵情况的发生，会进一步加剧驾驶员急躁、焦虑等负面情绪。

3.2 车辆行驶状态

道路线形设计可以直接决定车辆行驶的安全性、舒适性和经济性[3]。车辆在急弯陡坡路段行驶时，需要同时完成转弯和上下坡动作，受力状态较为复杂，纵向稳定性和横向稳定性都会受到影响。纵向来看，当前轮或后轮的法向作用力为零时，将导致纵向倾覆或滑溜。横向来看，当车轮的侧向反作用力等于附着力时，将导致横向滑移；当一侧车轮的法向反作用力为零时，将发生横向倾覆。

山西是能源大省，晋煤外运除铁路的有限运力之外，大部分都由公路承担，重载车辆比例较大对山西省公路建设和道路交通运行安全提出了更高的要求。与小轿车相比，重载车因其车身长、装载量大、重心高等特点[4]，在急弯陡坡路段的行驶稳定性更差。上坡时，车辆牵引力增大、速度降低，重载车连续上坡一方面会导致发动机过热而影响机械效率，使驾驶条件恶化，严重时甚至出现熄火溜坡，引发交通事故；另一方面，纵坡越陡，坡长越长，车速降低越多，对小车造成的干扰越大，会使得小车超车频率增加，影响通行安全。下坡时，重载车因惯性大，所需的制动距离更长，在连续下坡路段，制动器也更容易因刹车频繁而温度过高，制动性能严重降低，而且为防止制动失效通常采取的“浇水降温”方法，会造成路面湿滑，特别是冬季时路面结冰极易引发交通事故。再加上小半径平曲线的存在，货物位移作用使得车辆后轴支撑的侧向力减小，车辆横摆大、转向轮回正能力不足等问题进一步加剧车辆失控风险。

3.3 交通事故

根据某山区高速公路的交通事故统计资料，曲线半径400～700 m、纵坡坡度大于3%以及存在长大纵坡的路段交通事故呈现明显的集中分布特征[5]，急弯陡坡路段事故频率高，严重程度大，也更容易发生重大交通事故，主要具有以下特点：

a）事故车型以大型货车为主，急弯陡坡不利于大型货车行驶，存在显著的安全隐患。

b）单方事故占比较大，大多是在连续下坡路段车辆因超速或制动失效导致车速过快，进入急弯时碰撞护栏或发生侧翻，冲出护栏可能导致坠崖或坠河，当翻越中央分隔带护栏时还可能与对向车辆发生碰撞，导致严重事故后果或二次事故的发生。

c）连续下坡下游路段与急弯组合时事故最为高发，下坡行驶时，重力势能转化为动能，车速不断增大，需要采取制动措施来降低车速，在长时间的连续制动后制动器温度上升，重载车的摩擦力矩将显著下降，导致制动性能下降或制动失效，速度较快时遇到小半径圆曲线将无法保障其安全行驶。

d）由于急弯陡坡路段线形较差、视距不良，发生事故故障车占用车道后，后车往往来不及减速或避让，极易导致多车事故或二次事故。

4 结语

通过对山区高速公路急弯陡坡路段交通安全状况的调研分析，提出了急弯陡坡路段的界定标准，分析了这种线形条件可能对交通安全造成的不利影响。交通事故的发生受人、车、路、环境、管理的综合作用，不具备线形改造工程实施条件时，可以通过采取交安设施提档升级、加强交通管理等其他措施来降低运营安全风险，但其针对性和有效性较难保障。有条件时建议建立对交通安全技术措施实施前后事故率变化的跟踪观测，以实现对采取措施实施效果的科学评估与预测。