蔡鵬,尹文鋒
(長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,武漢430010)
公路工程連續(xù)長大下坡路段的高差較大,而且存在持續(xù)降坡的現(xiàn)象,會受到很多不利條件的影響,運(yùn)營過程中也存在著很高的安全風(fēng)險[1]。近年來,隨著山區(qū)大規(guī)模公路工程的修建,使連續(xù)長大下坡路段規(guī)模日益擴(kuò)大。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示,在該路段極易引發(fā)重大交通事故。目前,這種路段的安全問題已經(jīng)引起相關(guān)部門的高度重視,展開對該路段的安全性研究具有十分重要的意義。
公路連續(xù)長大下坡路段的路況較為特殊,導(dǎo)致交通事故的因素較多,機(jī)理較為復(fù)雜,需要綜合考慮各個方面的因素,主要包括交通環(huán)境、線形設(shè)計(jì)、車輛組成、駕駛?cè)藛T的行為因素[2]。
連續(xù)長大下坡路段大多位于高山區(qū)域,氣候條件相對于平原區(qū)域更為復(fù)雜多變。盤山公路中有一大部分均為跨省的重要通道,其交通組成相對更為復(fù)雜,過境運(yùn)輸車輛在其中占有較大的比例。外省人員往往對路況不熟悉,增加了運(yùn)營安全風(fēng)險。由于車輛之間的動力性能、制動性能等方面的差異,使不同車輛之間的運(yùn)行速度離散性較高[3]。交通量的增大會縮小車間距,車輛在行駛過程中的橫、縱向干擾也會隨之增大,顯著提高了交通事故發(fā)生的概率。
進(jìn)行公路路線設(shè)計(jì)時,往往會將相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),而這些規(guī)范修訂的周期較長,制定標(biāo)準(zhǔn)的時間與道路修建的時間間隔可能會較長,規(guī)范制定之初的一些規(guī)定可能不能適應(yīng)現(xiàn)如今的實(shí)際情況,容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)缺陷。同時,規(guī)范中的最大縱坡以及坡長是根據(jù)車輛在上坡時的綜合性能計(jì)算得出的,但對于連續(xù)下坡路段,即使平均縱坡設(shè)計(jì)滿足相關(guān)規(guī)范的要求,依舊存在安全隱患。因而相關(guān)規(guī)范在修訂時更應(yīng)當(dāng)考慮車輛下坡時的性能。
車輛的類型占比與交通事故發(fā)生的概率息息相關(guān),不同類型車輛的車型大小、行駛性能、制動能力、車輛載重和慣性等方面都有顯著的差異。不同類型的車輛同時出現(xiàn)在道路中形成交通流時,車輛性能方面的差異會加大交通事故發(fā)生的概率。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),公路中大型車輛的占比與事故數(shù)之間呈拋物線關(guān)系,即當(dāng)大型車輛過少或者過多時,事故數(shù)量會相對較低;反之當(dāng)大型車輛與小型車輛的占比相當(dāng)時,事故數(shù)量相對會更高。
駕駛?cè)藛T的操作行為與技能會直接決定車速、車輛行駛的安全性與舒適性。盡管車輛駕駛?cè)藛T均按照相關(guān)要求通過了車輛的理論和操作技能的學(xué)習(xí),但是,不同的駕駛?cè)藛T在駕駛汽車的過程中由于駕駛習(xí)慣,駕駛情緒、身體狀況等方面差異,車輛行駛的安全性差異也較大。
車輛的運(yùn)行速度能真實(shí)地反映車輛的真實(shí)情況,在設(shè)計(jì)和建設(shè)長大下坡路段的過程中,需要結(jié)合運(yùn)行速度的干預(yù)和評判理論。一方面使線形設(shè)計(jì)更加科學(xué);另一方面,能夠滿足車輛安全行駛的需要,有效提高山區(qū)公路的安全性能,同時,還能合理限制速度,確保車輛在連續(xù)下坡路段行駛過程中性能穩(wěn)定。通過大量的調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析,連續(xù)下坡路段車輛速度變化規(guī)律如圖1 所示。
圖1 連續(xù)下坡路段運(yùn)行速度變化特征曲線
1)AB 段
車輛經(jīng)過上坡達(dá)到A 點(diǎn),自A 點(diǎn)開始,車輛開始下坡至B點(diǎn),在此過程中車輛處于加速狀態(tài),車速會遠(yuǎn)大于路段的期望車速。到達(dá)B 點(diǎn)時,由于車速過快,大部分駕駛?cè)藛T會在B 點(diǎn)采取制動措施來控制車速,從B 點(diǎn)開始,車速會有所降低,在整個車速曲線中,B 點(diǎn)是速度極大值。對于下坡之前的上坡路段,如果是緩坡,則上坡過程中車速會較高,車輛到達(dá)A 點(diǎn)的速度相對更高,那么A 點(diǎn)與B 點(diǎn)之間的車速差就會較小。相反,如若從陡坡開始上坡,那么速度差就會較小。
2)BC 段
在B 點(diǎn),車輛經(jīng)過制動措施速度減小,行駛至C 點(diǎn)后,由于速度過低,駕駛?cè)藛T會根據(jù)自身的駕駛經(jīng)驗(yàn)以及車輛的性能適當(dāng)提速,因而C 點(diǎn)是下坡過程中車輛速度的一個極小值。
3)CD 段
自C 點(diǎn)開始,速度繼續(xù)提升,隨著坡長的增長,車速也會逐漸增高,直到D 點(diǎn),速度再次增長為極大值,通常情況CD段的距離要大于BC 段。自此,從A 到B 經(jīng)C 再到D,車輛的車速在下坡路段完成了一次周期性的變化。而這樣的速度變化在整個下坡路段根據(jù)坡長的距離還會多次反復(fù)出現(xiàn),
4)EF 段
E 點(diǎn)處于下坡路段的結(jié)尾之處,從E 點(diǎn)車速逐漸增加,在車輛行駛至F 處,車速達(dá)到極大值也是最大值,所以,考慮到行車安全,應(yīng)在F 點(diǎn)處控制車輛的速度。
通過設(shè)置緩坡,可以運(yùn)用車輛行駛過程中的行車阻力來控制下坡速度。車輛在到達(dá)B、D、F 3 點(diǎn)處的車輛速度對于整個下坡路段來說均為極大值,且F 點(diǎn)處的車速是最大值。因此,可以在B、D、F 處設(shè)置緩坡來控制車速,其中,F(xiàn) 處的緩坡應(yīng)更長。
在整個交通項(xiàng)目中,山區(qū)高速公路連續(xù)縱坡路段的安全是最重要的一個環(huán)節(jié),影響著整個項(xiàng)目的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在高速公路連續(xù)縱坡路段,采取適宜的交通安全保障技術(shù)能夠有效減小事故發(fā)生率,減輕事故嚴(yán)重程度。目前,交通安全保障措施主要從主動、被動以及交通管理3 個方面進(jìn)行。
4.1.1 優(yōu)化道路線形設(shè)計(jì)
對于山區(qū)高速公路,在進(jìn)行選線設(shè)計(jì)的過程中,需要同時考慮山區(qū)的地形地貌地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)氐臍夂蛞约肮こ淘靸r等多個方面的因素。所以,對于連續(xù)長大下坡路段,在條件允許的情況下,主要是通過展線的方式來降低縱坡。在考慮道路的協(xié)調(diào)性以及均衡性等方面的因素之后,對道路的幾何線形進(jìn)行優(yōu)化,使各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足駕駛?cè)藛T的視覺特性以及生理、心理變化。另外,設(shè)計(jì)過程中,要盡量避免直線下坡路段與平面上小半徑曲線相組合,否則會讓駕駛?cè)藛T在視覺上產(chǎn)生不協(xié)調(diào)的情況,進(jìn)而產(chǎn)生緊張情緒,導(dǎo)致操作不當(dāng),引發(fā)事故。
4.1.2 完善標(biāo)志標(biāo)線設(shè)置
交通標(biāo)志標(biāo)線是縱坡路段非常重要的安全設(shè)施,為了確保在縱坡路段駕駛安全,在進(jìn)入縱坡路段之前需要通過路況標(biāo)志加以說明與提醒。車輛在下坡的過程中,由于勢能轉(zhuǎn)化為動能,導(dǎo)致車輛速度逐漸加快,因此,需要在連續(xù)下坡路段之前設(shè)置好相關(guān)的預(yù)告標(biāo)志。比如,“禁止空擋”“車距確認(rèn)”等,使駕駛員調(diào)整為合適的駕駛速度。路過彎道時,需要在彎道處設(shè)置橫向震蕩減速標(biāo)線,對駕駛員起到一定的提醒作用,避免其駛離車道。此外,還可以通過設(shè)置視覺減速標(biāo)線的方式來壓縮車道的寬度,迫使駕駛員減低車速。
4.1.3 設(shè)置降溫區(qū)和緊急停車帶
行駛在連續(xù)下坡路段的大貨車,由于頻繁制動,制動器的溫度會隨之升高,通過設(shè)置降溫池來有效降低制動器的溫度。通常情況下,當(dāng)下坡路段的高差超過200 m 時,就需要設(shè)置一個降溫池。對于連續(xù)長大下坡路段,還需要設(shè)置緊急停車帶,停車帶的寬度不宜過窄或過寬,保持在約3 m,寬度過小會對主線的車流造成影響,寬度過大又會導(dǎo)致工程造價的不經(jīng)濟(jì)。
4.2.1 設(shè)置避險車道
為了能夠?qū)Φ缆分惺Э氐能囕v加以控制,通常會設(shè)置避險車道,避險車道通常設(shè)置在下坡路段的內(nèi)側(cè),可以讓失控的車輛通過重力的作用將動能轉(zhuǎn)換為勢能,或者通過滾動阻力的方式消散動能,讓失控的車輛從主線車流中分離而出,在很短的時間內(nèi)控制車速,對車輛、貨物以及人員進(jìn)行有效的保護(hù)。避險車道一般會設(shè)置在事故多發(fā)區(qū)域,通常是連續(xù)下坡的后半段。當(dāng)下坡路段的長度大于10 km 時,會設(shè)置2 處以上的避險車道。避險車道的路床材料通常選用等粒徑摩阻性能較高的材料。此外,在路兩側(cè)還需要設(shè)置消能設(shè)施和加強(qiáng)型護(hù)欄。
4.2.2 提高護(hù)欄等級
在相關(guān)事故統(tǒng)計(jì)中,車輛沖出路側(cè)的比例較大,路側(cè)的護(hù)欄也是降低交通事故車輛損傷程度的重要設(shè)施,護(hù)欄不僅能防止車輛沖出路側(cè),還能作為行車視線誘導(dǎo)的標(biāo)志。護(hù)欄的設(shè)計(jì)需要考慮護(hù)欄的設(shè)置形式以及防撞等級,并且結(jié)合項(xiàng)目交通組成、運(yùn)行速度特點(diǎn)、路側(cè)危險程度等多方面的因素來確定。對于連續(xù)下坡路段,其外側(cè)通常為陡崖峭壁,車輛一旦沖出護(hù)欄,會造成特大交通事故,在必要的情況下,可以采用高于SS 級的護(hù)欄。
據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,連續(xù)縱坡路段的交通事故通常是人為造成,比如,貨車駕駛員為了追求經(jīng)濟(jì)利益,經(jīng)常違規(guī)超速或者超載,甚至疲勞駕駛。所以,除了采用被動防護(hù)措施,還需要加強(qiáng)對駕駛員的安全教育,以及管理部門的交通監(jiān)管力度,及時對超載貨車進(jìn)行治理。對于事故多發(fā)地,設(shè)置違章拍照警示,防止出現(xiàn)超速、違規(guī)占道的交通行為,規(guī)范駕駛員的行為,降低事故發(fā)生的可能性。建立健全的突發(fā)情況應(yīng)急處置方案,與當(dāng)?shù)氐尼t(yī)療、消防等部門長期協(xié)作管理,提高應(yīng)急處置能力。
1)公路連續(xù)長大下坡發(fā)生交通事故的機(jī)理較為復(fù)雜,主要包括交通環(huán)境因素、線形設(shè)計(jì)因素、車輛組成因素、駕駛?cè)诵袨橐蛩氐取?/p>
2)車輛的運(yùn)行速度能真實(shí)地反映車輛的真實(shí)情況,結(jié)合運(yùn)行速度的干預(yù)和評判理論,能夠優(yōu)化線形、提高山區(qū)公路的安全性能、合理限制速度,確保車輛在連續(xù)下坡路段行駛過程中性能的穩(wěn)定。
3)連續(xù)下坡路段的車輛運(yùn)行速度呈4 段式的周期性變化,可以通過在下坡路段不同位置的速度特點(diǎn),在車速較快的區(qū)域設(shè)置緩坡,降低車速。
4)高速公路連續(xù)縱坡路段采取交通安全保障技術(shù)能夠有效降低事故發(fā)生率,減輕事故嚴(yán)重程度。