山区高速公路急弯陡坡路段运营安全保障技术研究

任万里

（山西省交通科技研发有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

我国山区众多，集中在中西部地区，呈现地势西高东低、地势落差大等地形。受此影响，山区高速公路常常有大量的急弯陡坡路段，短则数公里，长则连续数十公里。山区通行车辆在这些急弯陡坡路段上容易产生频繁制动导致汽车制动温度过高，产生“热衰退”现象，同时，频繁的急弯路段也会令驾驶员产生疲倦，造成精神疏忽，汽车制动距离增加，制动不及时，从而造成行车安全事故[1]。因此，在山区中急弯陡坡路段是山区高速公路中容易诱发交通事故的路段。鉴于此，重点研究针对山区高速公路的急弯陡坡路段运营安全保障十分重要，需要发挥各类型安全保障技术措施，发挥安全保障针对性、有效性和协调性，实现从山区高速公路急弯陡坡路段特点出发，保障各道路、功能、沿线环境、人员、车辆安全，使安全保障措施与整个公路所处的社会环境相辅相成。

1 山区高速公路急弯陡坡路段事故原因分析

1.1 驾驶员因素分析

在山区高速公路急弯陡坡路段中，需要驾驶员予以高度的注意力，对周边环境的变化、道路改变、行车环境等作出及时判断。

1.1.1 驾驶员的平衡感

在急弯路段，迂回曲折的山区道路会让驾驶员感到失衡。在行车过程中，驾驶员需要时刻保持平衡感。当车辆处于制动、超车、转弯，甚至发生侧滑等情况下，驾驶员的平衡感能及时感知并促使机体产生本能的反应，包括改变肢体空间位置、空间姿势、运动感觉等，从而促使驾驶员在急弯陡坡路段能够平稳驾驶。

1.1.2 驾驶员的震动感

在陡坡路段，连续的下坡抖动会让驾驶员产生强烈的震动感，通常情况下对驾驶员机体没有影响，但是在连续的下坡抖动产生的强烈震动刺激下，驾驶员容易出现头晕、恶心、呕吐等不良反应，在一定程度上减缓驾驶员对于周边环境的反应速度，从而影响行车安全。

1.1.3 驾驶员的疲劳感

在山区高速公路行驶时，长时间单调的行车环境会让驾驶员产生疲乏感，据统计，有高达72.5%的山区交通事故都与驾驶员的疲劳感有关[2]。驾驶员处于长时间疲劳感下驾驶，极易引发交通事故。

1.2 车辆因素分析

1.2.1 车辆制动失效

在急弯陡坡路段中，车辆会将落差势能转化为动能，根据能量守恒原理可知，陡坡路段中，车辆动能会逐渐增加，这需要驾驶员对车辆采取长时间制动处理以减缓车速，易导致制动系统过热从而失效，届时超出的部分能量只能转化为动能增量，使汽车车速持续增加且最终无法控制，从而发生交通事故。

1.2.2 车辆不规范行车

在急弯陡坡路段中，常见出现制动失效的车辆是超载货车，车辆超载直接影响车辆轮胎下坡抓地力，同时结合急弯、陡坡等地形变化，车辆下坡所需的强制制动时间延长，从而引起制动性能衰减，引发山区高速公路交通事故。

1.3 公路因素分析

急弯陡坡路段常具有弯道多、转弯半径小、转弯幅度大、弯道地势落差大等特点，这些地形因素影响车辆自身的平衡安全系数，在连续急弯过程中容易导致车辆失速、侧翻等情况发生。

1.4 交通环境因素分析

交通量越大，车辆常出现跟车间距过小及高速行驶等操作不当现象。交通信息的不同，会在驾驶员分析判断后产生不同的心理反应和决策，从而影响驾驶员行车安全。雨、雪、雾等恶劣天气不仅对正常行车安全产生影响，且易在事故发生后引发“二次事故”。此外，西部地区地理位置特殊，泥石流、山体滑坡等严重的自然灾害突发事件时有发生，从而导致桥隧坍塌、路面堵塞等，影响公路的正常运营。

2 急弯陡坡路段安全保障技术

2.1 驾驶员安全保障

在山区高速公路急弯陡坡路段可以设置视觉减速标线、彩色路面铺装材料，在即将进入急弯陡坡路段设置导向箭头和路面文字标记，增强驾驶员的注意力，从视觉上、心理暗示上控制车速，主动降低车速。

2.2 车辆安全保障

在针对货运汽车在山区高速公路急弯陡坡路段运营时，采取车辆辅助制动措施能够有效保障行车安全。常见的重型车辆上会安装有发动机低排挡制动、排气制动和淋水制动3种主要形式的辅助制动装置。在高速公路上，由于车速的限制，低排挡制动容易造成车辆磨损，因此驾驶员较少采取这一辅助制动措施，应用较多的是采用淋水制动。在陡坡路段，长时间的制动会让车辆制动装置发热，降低车辆制动性能，因此在行驶过程中，利用车辆水箱对制动装置进行持续淋水降温，从而保持制动装置维持效能。通过有效的辅助制动装置能够在急弯陡坡路段维持车辆制动性能。

2.3 公路安全保障

2.3.1 设置避险车道和避险坡

避险车道或避险坡的设计适用于制动完全失效或脱离驾驶员控制的失控车辆，避险车道设置制动床沙砾、土坡等，促使失控车辆在通过外界摩擦力的作用下实现减速。避险车道需要设置较长的引道，这是因为在主线与避险车道之间形成一定的偏移量，避免制动床上的沙砾等材料飞溅回主线影响主线正常行驶车辆，同时引道可使驾驶员在通过其过程中能有更多的空间和时间来看清前方避险车道全貌，从而为进入避险车道调整好方向，做好充足准备。

特别在山区高速公路急弯陡坡路段，应保障驾驶员有充分的准备时间驶入避险车道。根据国标要求，高速公路上的避险车道应保障高速失控车辆有至少不少于350 m的引道和3～4 s的反应行程，让驾驶员提前做好准备[3]。同时，避险车道前50 m、100 m、200 m应设置明显的标志牌，以确保驾驶员具有良好的预判和实现能力，从而将避险车道的功能作用完整发挥。

2.3.2 强制减速措施

针对急弯陡坡路段可以设置减速下坡车道。减速下坡车道是在道路允许条件下正常行车车道同侧设置带有物理控制车速的车道，该车道设置道路纵坡，采用渐变设置，防止正常车辆跑偏进入。在减速下坡车道末端设置缓冲土堆或沙砾，控制失控车辆车速。减速下坡车道相较于避险车道最大的优势在于车辆减速后或驾驶员重新控制车辆后可以自行驶出，无需特殊的救援设施。

另外，还可以设置失控车辆专用减速带。当失控车辆行经时，可以实现提供车辆轮胎额外的物理阻力，系数大于0.1以上，使得车辆行经多个减速带后能够被动减速。专用减速带可以采用木材、橡胶、沙砾、钢板等结构，实际研究发现，以橡胶为主要材料的减速带能够实现最大的阻力系数，同时对于剧烈碰撞提供缓震，减缓驾驶员的不适感，给予车乘人员及车辆较好的安全保障[4]。

2.3.3 选择适合的防护护栏

护栏按横向设置位置可分为路侧护栏和中央分隔带护栏两类。按碰撞后护栏的变形程度可分为刚性护栏、半刚性护栏和柔性护栏3类。按照防撞等级，路侧护栏又可分为B、A、SB、SA、SS五级[5]。在选择护栏型式时，可根据山区高速公路地形情况对刚性护栏、半刚性护栏、柔性护栏等进行合理选择。

此外，针对适合山区高速公路护栏的形式，还有专门研制的消减冲击力的减速护栏和预应力索式防撞活动护栏。减速护栏以混凝土护栏为主，采取柔性护栏的形式，在迎接冲击面采用波浪型的构造，在急弯弯道中，车辆侧面与护栏碰撞时，能够通过波浪型的护栏结构将冲击力分散到护栏柱体，从而降低对驾驶员的反向冲击力。预应力索式防撞活动护栏的框架结构与预应力钢索形成协同作用，能够在车辆碰撞护栏的时候产生向前的导向力，降低车辆的直接撞击面积，从而有效避免二次事故的发生，对车辆和驾驶员都具有一定的保护作用。

2.3.4 基于互联网的安全保障技术

随着互联网技术的逐步深入，针对山区高速公路上的无人监测、远程监控等技术逐步发展，不少依托于互联网的安全保障技术应运而生。在山区急弯陡坡路段，采用无线通信技术实现对道路的监测。配合道路摄像头等图像采集设备，将急弯陡坡路段的视频、音频等采集，并与高速公路管理中心建立无线通信联系，利于管理部门配合现场信号灯、信号发布设施等多急弯陡坡路段现场的调控。

此外，由于人员监测力度不足等问题，山区路灯损坏率较高。在针对急弯陡坡路段路灯等照明设施供电更为困难，故在山区急弯陡坡路段可选择中压供电、就近引入外电源供电、太阳能供电和风能供电等方案。通过联合无线通信网络，配合道路管理部门对路灯进行可控式监测，远程控制路灯开关，监测路灯损坏情况，及时做好道路复明工作。

2.4 环境安全保障

山区高速公路由于普遍海拔较高、气温较低，因此山区急弯陡坡路段也是团雾易发、路面易结冰路段，可采用近年来新兴的雾区引导防撞系统或路面结冰预警处置系统。雾区引导防撞系统由智能发光诱导设施、能见度观测仪、数据预处理器等设备组成[6]，智能发光诱导设施以一定间距连续安装，能见度观测仪可采集路段实时能见度数据，团雾发生时可自动控制智能发光诱导设施开启同步闪烁以显示道路轮廓并进行行车诱导；路面结冰预警处置系统由环境信息采集系统、预警系统、结冰处置系统组成，该系统可以实时监测路面（桥面）的真实状况，通过智能传感器，精准监测路面水膜厚度、冰点等情况，通过结冰处置系统喷洒融雪剂全面消除暗冰。

3 结语

山区高速公路安全非常重要，在面对急弯陡坡路段，更要提高安全保障措施，提高车辆行驶的安全性。只有合理运用道路运营安全保障技术，才能解决山区高速公路急弯陡坡路段存在的安全隐患问题，以改善和提升道路运营安全服务水平和综合运输效率，降低事故发生几率。