新建公路连续长、陡下坡路段确定避险车道位置的方法

郑立平 伊盼盼 牛圣宽

（1.长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010；2.武昌理工学院，湖北 武汉 430223）

0 引言

山区地形条件复杂，公路选线受到严格的限制，造成山区公路线形指标较差。 山区公路常常具有纵坡坡度较大、 连续下坡坡道较长等特点。 根据相关统计资料，连续长、陡下坡路段极易发生恶性交通事故，属交通事故易发路段。 在连续长、 陡下坡路段发生的交通事故中，因汽车制动失灵造成的事故居首位[1]。

汽车在长、陡下坡路段行驶时，为控制车速，需要频繁或长时间采取制动措施， 造成车辆制动器温度升高而引起制动失灵， 从而导致交通事故的发生。 为了减轻在长、 陡下坡路段上行驶的车辆因制动失灵造成的危害程度， 设置避险车道是目前较为常用且被证明行之有效的措施[2]。

规范[3]仅对长、陡下坡路段需要设置避险车道的进行了规定， 但没有给出确定避险车道设置位置的具体方法。 目前， 确定避险车道设置位置的方法主要有工程经验法、交通安全事故率法和制动器性能分析法[4]。新建公路主要采用工程经验法确定避险车道设置位置，改造或改建公路则主要采用交通安全事故率法确定避险车道设置位置。

本文通过分析车辆制动器性能， 提出了汽车在长、陡下坡路段行驶时制动器温度实时计算方法和确定避险车道位置的原则，为避险车道设置提供了定量化的参考。

1 设计理念

1.1 制动器温度模型

根据靳恩勇等人的研究成果[5]， 行驶中的车辆制动器温度主要受车辆载重、连续下坡坡长、坡度、运行车速等因素影响， 经理论分析当制动器温度小于200 ℃时， 车辆制动器的制动效果不会发生明显衰减，停车视距在安全停车视距的范围内， 车辆能安全行驶；当制动器温度超过200 ℃时，停车视距将大于安全停车视距，车辆行驶安全性降低，需要采取防护措施。因此，当车辆制动器温度超过200 ℃时，应在以后的路段设置避险车道。

1.2 运行速度

车辆在路线起点处的初始运行速度， 一般需要通过现场观测或调查与新建道路衔接的相邻道路的车辆行驶速度，将其作为路线起点的初设运行速度V0。 然后再根据所划分的路段单元， 按直线、 平曲线段和长大纵坡路段等分别进行运行速度的计算， 运行速度计算参照《公路项目安全性评价指南》中的计算模型，其中大货车的计算模型如下：

式中：v——直线段上的运行车速（km/h）；

v0——直线段起点的运行速度（km/h）；

S——直线段距离（m）；

a0——加速度（m/s2），大货车推荐值为0.20 ～0.25。

1.3 运行时间

假定车辆在各个路段单元以均匀加 （减） 速形式行驶，车辆在各个路段单元内的运行时间可用下式计算：

式中：L—路段单元长度（m）；

V1—路段单元起点运行速度（m/s）；

V2—路段单元终点运行速度（m/s）；

t—路段单元上车辆运行时间（s）。

2 工程实例

某电站对外交通公路位于云南省，是电站大宗物质及重件运输的主要通道。公路起点接地方公路，终点接电站场内公路，全长约28.4km，全线平均纵坡达3.25%。 该公路从起点至终点为一路下坡，个别路段坡度较大。

根据本文1.2 所述的方法，将该公路划分为96 个单元， 然后分别计算车辆在每个单元上运行速度。 由于该公路桥梁和隧道规模较大， 为保证车辆行驶安全， 该公路在桥梁和隧道内均采取了限速措施， 允许最高运行速度为40km/h。

采用本文1.1 和1.3 节所述的方法， 计算车辆在该公路上行驶时制动器的实时温度。由于该公路为水电站对外公路，主要承担大宗物质及重件运输的功能，结合水电站建设物质需求情况及我国载重汽车使用情况，选取总重40t 的斯太尔重型货车进行分析计算， 其制动鼓直径为420mm，工作面深度208mm，质量70kg。

图1 重型货车制动器温度变化曲线

该电站大宗物质主要从昆明市采购， 公路起点距离昆明市约170km， 根据昆明市至该公路起点的公路现状及货车行驶时间， 确定起点处的货车的制动器温度为120 ℃。 经计算，重型货车在该公路上行驶时，其制动器的温度变化情况如图1。

从 图1 可 以 看 出：（1） 桩 号K3 ～K6 段、K13+800 ～K17+400 段 和K27 ～K28+400 段 路 线 纵 坡 较 大， 车 辆 需要频繁制动，导致车辆制动器温度逐渐升高；（2）桩号K6 ～K13+800 段 和K17+400 ～K27 段 路 线 纵 坡 较 小，车辆不需频繁制动， 因此车辆制动器温度就逐步回落；（3）车辆制动器温度在K5 ～K6 段接近200 ℃，在K15 ～K28+400 段温度均超过200 ℃。

该 公 路K5～K6、K15～K17+400 和K27～K28+400 都 处在制动器温度上升段， 且温度较高， 为保证车辆行驶安全，应在这3 处附近设置避险车道，结合考虑该公路沿线的地形地质条件、 构筑物布置等因素， 确定分别在K5+000、K15+900、K18+400 和K28+000 设 置 避 险 车 道。

3 结语

山区公路连续长、 陡下坡路段合理设置避险车道对于降低重型货车的交通事故率、 减少人员伤亡和财产损失都具有十分重要的意义。 本文结合车辆制动器温度模型， 结合工程实例， 阐述了依据制动器温度计算结果确定避险车道位置的原则， 为建公路确定避险车道的位置可以参考本文思路。