山区公路避险车道设计探究

彭峰

（韶关市翔宏公路勘察设计有限公司，广东韶关 512000）

1 引言

我国地域广袤、幅员辽阔，其中，山区面积占全国面积的69%，与平原地区相比，无论是水文、地质还是地形都较为复杂，因此，进行山区公路工程建设时往往限制条件与影响因素较多。车辆在连续长大下坡路段行驶会因为长时间制动而出现“热衰退”现象，严重情况下会导致车辆刹车失灵，进而造成严重后果。避险车道的设置能够供速度失控车辆驶入，利用制动坡床的滚动阻力和坡度阻力迫使汽车减速停车，减轻事故影响。避险车道主要由引道、制动车道、服务车道及辅助设施组成。

2 工程设计实例简介

2.1 项目概述

项目名称为省道S258 线乳源县鸭麻湖至大布段公路改建工程，起点为乳源县鸭麻湖道班，桩号为K51+900，与国道G323线相接，经白埂、胡椒塘至终点大布，桩号为K72+615.727，全长20.716 km。

项目地处韶关市乳源县大峡谷，地势险峻，山高路陡，全路段最大高差超过520 m。大型货车连续下坡容易出现刹车失灵，造成交通事故，为减少交通事故发生，本项目在K58+940处左侧增设1 条避险车道。本文结合对本项目避险车道的分析，从山区公路引道与线形、纵坡与长度、宽度与厚度、减速设施入手，探究山区公路避险车道设计。

2.2 项目实例避险车道设计

2.2.1 避险车道设置

本项目在K58+940 处左侧增设1 处避险车道，平面处于直线内，避险车道引道流出角度为5°；纵面处于K58+100～K61+000 段长下坡后段，长下坡长度为2 900 m，高差为174.1 m，平均纵坡为6.0%。

2.2.2 避险车道纵坡与长度设计避险车道全长150 m，起点桩号BK0+000 位于主线K58+940 左侧。BK0+000～BK0+065 段为避险车道引道，长65 m，纵坡与主路一致为-6.923%；BK0+065～BK0+150 段为避险车道制动坡床，长85 m，纵坡为16%。避险车道纵面由主路逐渐过渡到制动坡床，纵面竖曲线半径为250 m，路基横坡由主路基横坡2%逐渐过渡至水平。

2.2.3 避险车道路面设计

避险车道横断面路基宽度为9.75 m，由0.5 m 防撞墙+5 m 制动坡床+3.75 m 服务车道+0.5 m 防撞墙组成。避险车道BK0+065～BK0+150 段为避险车道制动坡床，采用砂砾石集料，BK0+065～BK0+095 段30 m 过渡段砂砾石深度由7.5 cm过渡至110 cm；BK0+095～BK0+150 段砂砾石深度采用110 cm，砂砾石底采用30 cm 厚水泥稳定碎石硬化。服务车道路面结构同主线路面结构。

2.2.4 避险车道制动坡床集料级配要求及厚度设计

避险车道制动坡床集料采用砂砾石，集料规格及级配要求见表1。

表1 避险车道制动坡床集料级配要求

2.2.5 避险车道交通安全设施

在K59+960 右设置“避险车道，前方1 km”预告标志牌；在K59+460 右设置“避险车道，前方500 m”预告标志牌；在K58+960 右设置“避险车道”标志牌。

在避险车道防撞墙上每隔15 m 设置轮廓标，轮廓标的反光漆颜色为红色，以区别主线。在避险车道与旧路分开处设置大示警桩，起警示及引导作用[1]。

2.2.6 避险车道施救平台及配套设施

在制动坡床右侧设置服务车道，以便拖车和维护车辆使用，在服务道路旁设置救险锚栓。制动坡道的末端设置消能桶。

2.2.7 避险车道的运行及养护

避险车道需定期养护，在避险车道每次被使用、失控车辆被拖出避险车道制动坡床之后，宜尽快铺平制动坡床，定期清除车辆冲压产生的细小、尖锐碎集料。即使没有车辆驶入避险车道，也宜定期翻松集料，每次至少深60 cm。

3 山区公路避险车道设计

3.1 明确设计位置

山区公路避险车道位置设计应满足其识别视距，并且确保用地面积足够。由于山区公路地形条件差，主路平纵指标较差，在选址过程中，受到平、纵、横3 方面约束，结合与交通运输部门的沟通情况，探究公路事故高发路段，以此为基础判断避险车道设计位置。避险车道设置于长大下坡下半段或者小半径曲线相接处，因为连续下坡路段与小半径曲线相接处多为事故多发点。此外，避险车道位置要避开集镇、村寨等人口较为密集区域，也不能在右转弯平曲线上设置避险车道。避险车道的识别视距参见表2。

表2 避险车道的识别视距

3.2 引道与线形

山区公路引道作为避险车道与公路主线的连接部位，需要满足以下要求：（1）为刹车失控的驾驶人员提供足够的反应空间与时间，以便驾驶人员能够及时做出判断，引导其驶入安全避险车道。（2）确保失控车辆前轮能够同时驶入制动坡床，否则将会导致车辆2 只前轮受力不均，引起侧翻事故。（3）引道终端要与公路主线保持一定距离，避免对主线上的行车安全造成干扰。在设计山区避险车道过程中，入口尽量位于平面指标较高路段，车辆驶入避险车道的角度不宜超过5°。因为山区道路转弯路段较多，公路主线若处于左转路段，引道要设置于主线切线方向。若位于右转路段，引道要在小于10°的情况下从主线流出。

失控车辆驶入制动床后转向困难，因此，较难适应弯曲线形，避险车道平面线形应采用直线。

3.3 纵坡及长度

避险车道设计的重要因素，纵坡直接决定了避险车道的应用效果，首先，需要根据山区公路地形条件明确避险车道位置后确定纵坡及长度。纵坡小则需要较长的制动坡床，由于山区道路地形条件复杂，往往出现长度无法满足避险车道设计要求的现象。若纵坡过大，则制动坡床长度设置较短，容易导致驾驶人员产生无法安全停车的错觉。因此，避险车道的长度需要以纵坡、失控车辆驶入速度、制动坡床材料等为基础进行计算[2]。单一纵坡长度计算公式为：

式中，L 为避险车道制动坡床的最小计算长度，m，制动坡床的设置长度宜在最小计算长度的基础上增加10 m；v 为失控车辆驶入避险车道的速度，km/h，高速公路、一级公路宜按100～120 km/h 计算，二级及以下等级公路宜按60～100 km/h计算；R 为避险车道制动坡床材料的滚动阻力系数，见表3；α为避险车道制动坡床纵坡。

表3 常见的避险车道制动坡床材料滚动阻力系数

避险车道制动坡床由不同坡度构成，则将失控车辆前一个坡道末端速度作为当前坡度初速度进行计算，以此类推，直到失控车辆速度消减为零，计算出制动坡道的长度。计算公式为：

式中，Vi为失控车辆当前坡道末端速度，km/h；Vi-1为失控车辆当前坡道起点速度，km/h；Li为制动车道的长度，km。

3.4 宽度与厚度

避险车道由制动车道与服务车道构成，服务车道设置于制动车道右侧，宽度一般不小于3.5 m。制动车道考虑汽车制动失效时驾驶员心理高度紧张，其宽度应适当增大，有条件时可考虑多辆车辆驶入，同时，需要考虑山区用地困难等因素，山区公路制动车道宽度宜为4～6 m。

制动坡床材料宜采用具有较高滚动阻力系数、陷落度较好、不易板结和被雨水冲刷的卵、砾石材料。在铺筑制动车床时，铺筑厚度是保障制动坡床功能得以充分发挥的基础，制动坡床集料的厚度不宜小于1.0 m，制动坡床入口处集料厚度宜为7.5 cm，应在30～60 m 范围内过渡至正常段厚度。

3.5 减速设施

除了坡床材料这一减速设施之外，可在制动坡道末端设置强制减速设施。常见的强制减速设施有消能桶、集料堆以及废旧轮胎等。消能桶中的材料以及集料堆材料要与制动坡床材料保持一致，避免污染制动坡床，导致坡床阻力系数降低。

3.6 配套交通与安全设施

3.6.1 道路标线

在避险车道引道路面施画“失控车辆专用”路面标记及导向箭头，在服务车道上应标明，以区分避险车道。所有字体都要严格按照GB 5768—2017《道路交通标准和标线》的要求进行设计，不得擅自更改字体格式及大小。

3.6.2 道路标志

在坡顶宜提供连续长大下坡路段的坡度、坡长、平面线形和避险车道位置等的信息提示。在避险车道前1 km、500 m 处设置预告标志，在避险车道引道入口处设置避险车道标志。为了保障失控车辆及驾驶人员能够及时得到救助，还需要在服务车道上设置救援信息，以便驾驶人员能够及时报警通知，减少等待救援时间。

3.6.3 救险锚栓

在服务道路旁设置救险锚栓，各救险锚栓间距离不能大于90 m，通常情况下每隔50 m 设置1 处。首个救险锚栓设置部位为制动坡床入口前的30 m 处，以便后期救险人员将失控车辆拖出时固定拖车[3]。

3.6.4 照明

如有条件，可提供照明，并且可布设一定的监控设备及信号指示灯。为了保障失控车辆驾驶人员能够准确判断避险车道入口位置，及时将失控车辆开入避险车道，也可方便后期救援人员施救。

4 山区公路避险车道的安全性评价

完成山区公路避险车道设计后，需要对其安全性进行评价，评价结果的准确性在一定程度上受到评价指标与评价方法影响。由上文所述内容可知，影响避险车道安全性的因素众多，在评价过程中需要适当取舍，分清主次，否则将会导致评价工作量及成本有所增加。本文对于山区公路避险车道安全性的评价选择价值分析法，根据不同指标的重要性程度赋予对应的权重，再加权计算公路避险车道总价值。有关单项评价指标权重可以根据相关领域专家进行打分，具体根据式（3）进行计算：

式中，V 为避险车道总价值；wi为避险车道单项评价指标价值；vi为避险车道单项评价指标权重。

5 结语

避险车道作为山区公路的重要组成部分，对于包含保障交通安全及驾驶人员生命财产安全有着极为重要的作用。在设计避险车道过程中，需要从山区公路工程需求出发，结合当地施工条件、水文地质、气候条件等，明确避险车道引道、坡道长度、宽度、坡度、厚度等，保障失控车辆能够安全减速直到停止，减少车辆失控带来的不良影响。