山区高速公路连续纵坡路段交安设施设置方法

2023-09-16刘俊学丁春刘太亮梅本强何云勇高建平

科技资讯 2023年17期

刘俊学丁春刘太亮梅本强何云勇高建平

(1.四川省交通运输重点项目工作中心四川成都 610041; 2.雅安市交通建设(集团)有限责任公司四川雅安 625000; 3.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都 610041; 4.重庆交通大学土木工程学院重庆 400074)

因山区高速公路长大连续纵坡路段的里程较长、坡度大，货车途经这一路段会连续制动，在这一情况下，车辆存在制动效能降低或失效隐患，在制动实效风险较高路段需要加强行车诱导和安全防护。同时，长大连续纵坡路段起终点间高差大，坡顶位置海拔高程高，可能存在冰、雪、雾和强暴雨等恶劣气候条件，恶劣气候气象与不利线形等因素组合，极易发生安全事故。目前，已有学者基于高速公路长大连续纵坡路段事故特征分析，研究了连续纵坡路段交通安全（以下简称交安）改善提升措施[1-9]。本文在已有研究成果基础上，以西南山区某高速公路长大连续纵坡为例，开展了现场实车试验，研究驾驶人在长大连续纵坡路段行车的驾驶状态随行驶时间的变化规律，并据此将长大连续纵坡路段划分为驶入单元、适应单元和驶出单元，故长大连续纵坡路段交安设施宜根据驾驶人在不同单元的生理、心理特征进行布设，以提高设施布设的合理性与有效性。

1 连续纵坡路段交安设施设置单元划分

由于驾驶人受山区高速公路平纵线形指标和行车路域环境的影响，驾驶人在连续纵坡路段的驾驶行为和心理会不断变化，客观地反映出路段单元的危险程度，而驾驶人瞳孔直径变化百分比（APCPS）则能理想地反映驾驶人在行车过程中的心理波动情况[10]。以西南山区某高速公路长大连续纵坡为例，开展了现场实车试验，获取驾驶人在长大连续纵坡路段的瞳孔直径变化百分比，实验结果如图1所示，从图中可以明显地看出4名驾驶人的瞳孔直径变化百分比均呈现相似的规律，驾驶人瞳孔直径变化百分比一共呈现3 个阶梯段的变化。

图1 长大连续纵坡路段瞳孔直径变化百分比图

第一段是驾驶人行车从0～360 s 之间所行驶的距离，即驶入段，此时驾驶人瞳孔直径变化百分比在3个阶梯段中总体偏高，这是由于驾驶人刚驶入长大连续纵坡路段对于行车环境的突然改变明显不适应，此时驾驶人处于熟悉期阶段，心理紧张感明显，通过查阅前置摄像头拍摄视频发现，在驶入长大连续纵坡路段1 km以内的道路右侧设置了长大下坡警告标志，因此在第一段的前半段的瞳孔直径变化百分比逐渐变大；在240 s时瞳孔变化百分比达到最大，结合设计资料发现此路段为隧道路段，后文分析不考虑隧道路段的影响，此处保留隧道路段是为了更加直观地反映整个行车过程的阶梯状变化；第一段的后半段瞳孔直径变化百分比仍呈现较大的范围，说明此时驾驶人仍然处于未适应阶段。

第二段为360～1 440 s 间所行驶的距离，即适应段，此时驾驶人瞳孔直径变化百分比随道路条件的变化而变化，在此过程中的瞳孔直径变化百分比明显比第一段小，呈现此现象的原因是，驾驶人在这一段路的行车过程中，已经处于对长大连续纵坡路段的行车环境的熟悉期之后，此时驾驶人和长大连续纵坡路段行车环境已达到新的平衡；在1 020～1 320 s 间的瞳孔直径变化百分比大的原因是此路段为长隧道。

第三段为1 440～1 740 s 间所行驶的距离，即驶出段，在此过程中的瞳孔直径变化百分比比前两段都小，在1 440 s处瞳孔直径变化百分比陡然变小，这是由于此时道路右侧设置了长大下坡结束预告标志，因此驾驶人在行车过程中心理紧张程度明显放松。

由此，可将山区高速公路连续纵坡路段划分为坡前上游路段、驶入单元、适应单元和驶出单元4 段，根据驾驶人处于不同单元的生心理特征进行交安设施布设，以提高设施布设的合理性与有效性。

2 连续纵坡路段交安设施设置技术

汽车在山区高速公路连续纵坡路段发生的交通事故多以刹车失灵为主所致，制动鼓温度直接反映了汽车的制动性能状况。已有研究表明[11]：行驶汽车制动鼓温度小于200 ℃时，制动性能安全可靠；当制动鼓温度介于200～250 ℃之间时，应设置主动交安设置保障安全；当制动鼓温度介于250～300 ℃之间时，应设置主、被动结合的交安措施保障安全；当制动鼓温度高于300 ℃时，制动性能失效，易引发交通事故，对应路段应采取速度限制、设置强制检查站、车道管理等措施，以提高行车安全。根据制动鼓温度对山区高速公路长大连续纵坡路段严重程度不同，将沿线交安设施设置划分为如下4类：I类——坡段最高温度低于200 °C；II类——坡段最高温度达到临界温度250 °C；Ⅲ类——坡段最高温度达到临界温度300 °C；IV 类——坡段最高温度超过300 °C。

2.1 连续纵坡路段交安设施设置原则

根据山区高速公路连续纵坡路段驾驶人不同路段的生理特性，结合沿线交安设施设置分类，提出沿线交安设施设置原则。

（1）高速公路长大连续纵坡路段沿线设施设置，应根据路段单元的气候条件、平纵线形指标及行车路域环境综合考虑。

（2）应按照长大纵坡坡前上游路段、下坡驶入单元、适应单元、驶出单元这4 个区段，分段论证采用交通安全设施设置技术。

（3）应结合山区高速公路连续纵坡路段交通事故特征、严重程度、车型比例及路域环境，充分论证货车检查站、货车停车区以及增设避险车道等主动改善行车安全的工程措施的必要性。

（4）交通安全设施设计阶段应重点关注小半径曲线路段，隧道、桥梁、各类检查站、互通立交区段。

（5）应加强坡前路段、驶入单元、适应单元、驶出单元及低限指标路段的风险预警，同步强化区间速度管控。

2.2 连续纵坡路段交安设施设置标准

将长大连续纵坡路段交通安全与沿线设施划分为I、II、Ⅲ、IV 这4 个类别，并分别根据坡前路段、驶入单元、适应单元、驶出单元4段的对行车安全的影响及其安全保障需求，制定山区高速公路长大连续纵坡路段交安设施设置标准，如表1所示。

表1 连续纵坡路段交安设施设置表

2.3 连续纵坡路段交安设施设置方法

2.3.1 坡前上游路段

山区高速公路距坡顶2 km范围为坡前上游路段，该路段应设置长大下坡路段预告标志，标志内容包括距下坡起点的距离、长大下坡的坡度、坡长等信息。可变信息标志设置在货车检查站前适当位置，显示前方路况交通信息与管控措施。下游设置多个避险车道时，宜对避险车道进行编号，利用可变信息标志，发布前方避险车道占用信息。

结合山区高速公路连续纵坡路段交通事故特征、严重程度、车型比例及路域环境，充分论证货车检查站设置的必要性。货车检查站设置于坡顶前上游2 km范围内的坡前上游路段，并配套设置预告标志和标线。货车检查站出入口应距互通立交、隧道等其他设施大于1 km；货车检查站可设置管理用房、停车场、室内或室外休息区、加水点、货车制动力检测设施；站内宜通过宣传栏、宣传册，采取图表、图片、文字说明等形式，告知驾驶人下游连续长下坡路段的道路状况、禁止空挡下坡等操作建议。

2.3.2 驶入单元

连续纵坡路段驶入单元采用以下工程技术措施：距坡顶500 m范围内，设置含有连续长大下坡的坡度、坡长信息的告示或警告标志；距坡顶1.5 km 附近设置货车低挡下坡告示标志。山区高速公路连续纵坡坡前上游路段及驶入单元交安设施布置见图2。

图2 坡前上游路段、驶入单元交安设施布置示意图

2.3.3 适应单元

连续纵坡路段驶入单元与驶出单元之间的路段为适应单元，该路段交安设施设置方法如下：坡中缓坡视距条件较的位置设置长大下坡剩余长度标志，当连续纵坡超过10 km 时，间隔3～5 km 重复设置长大下坡剩余长度标志，提醒驾驶人谨慎驾驶；坡中缓坡路段设置可变信息标准，实时预告路况、交通信息及前方路段避险车道占用情况等。在检查站、隧道、急弯陡坡、互通立交等路段之前，设置相应的警告标志、诱导设施和路面减速设施。隧道入口段（3 s行程范围）、急弯陡坡路段的路面抗滑指标低于“良”等级时，采取相应措施提高路面抗滑性能指标。

长大连续纵坡路段严重程度在Ⅲ级或IV级时，且坡长超过15 km时，应结合路段纵坡和平面线形布置，在坡中缓坡位置，结合路侧地形条件论证设置货车停车区。货车制动安全预警系统设置在货车停车区（点）前2 km范围内。

2.3.4 驶出单元

连续纵坡路段驶出单元，也是长大连续纵坡的坡底路段，该路段交通安全设施设施方法如下：在坡底处设置公路连续长大下坡路段结束标志；在隧道、急弯陡坡、互通立交口等路段之前，设置相应警告标志、诱导设施和路面减速设施；隧道入口段（3 s 行程范围）、急弯陡坡路段的路面抗滑指标低于“良”等级时，采取相应措施提高路面抗滑性能指标[12]。适应单元与驶出单元交安设施布置示意图如图3所示。