山区公路避险车道的设计要点分析

马 勇

新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830002

随着交通网络的不断完善，公路工程作为拉动区域交流的关键项目，其建设步伐也在日益加快。其中，山区公路由于山区地势起伏大、水文地质条件复杂、交通安全设施不完善等原因，导致安全事故频发，甚至可能造成严重的经济损失和人员伤亡。鉴于此，应当建设山区公路避险车道来缓解交通拥堵或二次事故[1]。

1 山区公路避险车道类型及常见问题

1.1 避险车道类型

公路避险车道一般划分为上坡式、平坡式、下坡式、砂堆式等[2]。其中，下坡式避险车道的效果较差，而上坡式避险车道能够有效降低车辆行驶速度，确保车辆行驶安全性和经济性，在山区公路中得到了广泛应用。上坡式避险车道具体形式如图1所示。

图1 上坡式避险车道

1.2 避险车道设计存在的问题

（1）设置位置不合理。避险车道位置的选择是影响公路上车辆行驶安全性的基础条件。山区公路直线较短，以圆曲线和缓和曲线为主。如果山区公路避险车道设置在小半径曲线上或之后，一旦车辆失控，行车速度迅速提高，驾驶人员难以及时驶入避险车道，从而对路侧护栏或终点防撞墙产生猛烈的冲击碰撞，导致交通事故发生。

（2）制动车道减速效果差。如果山区公路制动车道端部没有设计减速消能设施，车辆驶到制动车道末仍保持一定的速度，可能发生车辆冲出避险车道或撞至山体现象，严重威胁驾驶人及乘客的人身安全。

（3）与主线夹角或引道设计不合理。当山区公路的避险车道和主线之间的交角大于某一临界值时，难以确保制动失灵的车辆驶入避险车道，此时可通过设计引道来连接主线与避险车道，为驾驶人提供足够反应时间，从而引导主线上的失控车辆成功驶入避险车道。但是，道路工程师对山区公路避险车道的引道重视程度不足，部分公路项目甚至不设计引道，造成了较大的安全隐患。

（4）制动车道材料选择不合理。性能良好的材料能够为车辆减速提供较大的滚动阻力，有效降低避险车道长度和纵坡。目前，山区公路避险车道材料存在两个问题：①材料粒径大，导致所铺筑的制动车道滚动阻力系数小，车轮陷入深度不足，应尽可能地选择粒径级配良好的圆形或椭圆形颗粒；②不同性能或级配的材料在制动车道混合填筑，导致路面摩阻力横向分布不均匀，大幅提高了车辆发生侧翻事故的可能性。

2 山区公路避险车道设计方法

山区公路的避险车道应当综合考虑坡长、坡度、平曲线半径、平均日交通量、重载车辆百分比、与居民点距离、与收费站距离等因素[3]。

2.1 避险车道位置设计

山区公路交通事故较频繁，避险车道位置设计的关键是找出车辆容易产生失灵、失控现象的位置，为车辆提供安全场所。避险车道的位置确定可采用工程实践法、交通事故频率法、车辆制动器性能分析法等。

（1）工程实践法。工程实践法指的是设计人员参考类似项目的设计经验选择避险车道的位置，一般可将其布置在连续长大下坡的下半部分。工程实践法主要用于新建公路避险车道设计，受设计人员的主观意识影响较大，对于同一路段，不同设计人员对车辆行驶安全性的认识可能存在较大差异。

（2）交通事故频率法。交通事故频率法用于山区公路避险车道设计的基础资料是往年交通事故数据，在设计之前找出交通事故发生概率较大的位置。相对于工程经验法而言，该方法属于定量分析，设计成果更加准确。

（3）车辆制动器性能分析法。车辆在连续下坡路段会连续刹车，导致行车制动器的温度不断升高。车辆制动器性能分析法即利用车辆制动器的温度来拟定避险车道设置。相关调查成果表明，行车制动器温度＞200℃后，制动效果会产生明显降低；行车制动器温度达到260℃后，制动效果基本完全丧失。此时，可通过预测模型来确定避险车道距离坡顶的长度L，即避险车道位置。计算公式如下[4]：

式中：T为车辆制动器的温度，℃；i为避险车道的坡度，°；v为行车速度，km/h。

2.2 避险车道几何参数设计

（1）避险车道线形。避险车道线形需与其连接的主线线形相互协调，保证车辆安全驶入避险车道。避险车道的线形首先应能保证驾驶人的视野，应以直线为主，尽量不在圆曲线路段设计避险车道。原因是车辆行驶在曲线路段会产生较大的离心力，可能导致发生车辆侧翻事故。

（2）避险车道长度。避险车道长度计算应综合考虑车辆极限速度、车道材料、车道坡度、受力情况等参数。由《公路安全保障工程实施技术指南》可知，山区公路避险车道S计算公式如下：

式中：µ为车辆轮胎和避险车道的摩擦因数，与车道材料类型密切相关。

µ取值时可参考避险车道摩擦因数推荐值，如表1所示。

表1 避险车道摩擦因数推荐值

（3）避险车道横断面。山区公路避险车道横断面要素有制动车道、救援车道、安全带及防撞设施等，如图2所示。

图2 避险车道横断面要素（单位：m）

制动车道：制动车道宽度应最少能停放一辆车，宽度≥4.5m；如果制动车道设置为停放车辆≥2，避险车道宽度宜为 8～ 12m。

救援车道：救援车道是为了确保救援车辆的正常通行，以快速修复失控车辆，避免其他车辆驶进避险车道导致二次事故。救援车道通常设计为单车道，宽度≥3.5m。

安全带：安全带宽度等于制动车道左侧边缘与防撞设施的距离，这是为了避险车辆驶入避险车道后，在各种外力作用下产生偏移或侧滑而撞击路侧安全设施，甚至冲突避险车道，安全带宽度≥1m。

防撞设施：主要设置在避险车道两侧或终点，起到诱导视线或防撞作用。用于避险车道两侧的防撞设施可选择波形梁护栏或混凝土护栏，防撞等级不低于SB级；用于避险车道终点的防撞设施可采用混凝土防撞墙。

3 山区公路避险车道安全性评价

山区公路避险车道安全性评价的关键是选取合适的评价指标和评价方法。由上文可知，影响避险车道安全性的因素较多，没有必要全部作为评价指标考虑进来，应分清主次，否则会大幅增加评价工作量和评价成本。

评价方法可采用价值分析法。该方法计算简单，适用性强，先根据指标的重要性程度来赋予单项指标相应的权重，再加权计算出公路避险车道的总价值。其中，单项评价指标权重可邀请相关领域的专家进行打分得到，具体可根据式（3）计算：

式中：V为避险车道总价值；w1为避险车道单项评价指标价值；v1为避险车道单项评价指标权重。

4 结论

通过分析山区公路避险车道类型、设计要点及安全性评价方法，主要得出以下结论：

（1）山区公路避险车道包括上坡式、平坡式、下坡式、砂堆式等，其中避险效果最好的是上坡式，下坡式相对较差；

（2）公路避险车道的位置确定可采用工程实践法、交通事故频率法或车辆制动器性能分析法；

（3）山区公路避险车道线形应与主线相协调，且设计其长度和宽度时应综合考虑车辆极限速度、车道坡度、受力情况、车道功能等因素；

（4）山区公路避险车道安全性评价可采用价值分析法。