下凹式桥积水警示标识系统设计

刘欣艳 张 旭

（北京市城市管理研究院生活垃圾检测分析与评价北京市重点实验室，北京 100028）

0 引 言

随着城市化进程加快，城市下垫面硬化率提高，近年暴雨频发，城市内涝加剧，北京城市下凹式桥积水情况较为常见，对人民生命财产构成严重威胁。2012 年北京“7.21”特大暴雨，平均降雨量170 mm，累计过程最大点降雨量460 mm，强降雨持续近16 h。当时395 座下凹式桥中积水30 cm以上的30处[1]，其中广渠门桥下积水4 m，5辆车被困，1 人死亡；丰台南岗洼铁路桥下积水6.91 m，积水时间54 h[1]，几十辆车被困。2016 年北京“7.20”特大暴雨，平均降雨量210 mm，持续55 h积水路段17处。北京通过排水系统升级、客水分流、雨水调蓄海绵城市等水利建设改造，采取安装电子水位计、“一桥一预案”加强汛期桥下值守等管理措施，系统消除下凹式桥积水危害。

不幸的是，2021年8月17日，海淀铁路桥下发生积水，深1.75 m，发生淹车死人事件。降雨量80 mm，雨量并不大，但是悲剧依然发生，扼腕叹息的同时不禁引人深思如何避免此类灾难。事故现场在积水已经形成而无专业指导的情况下，如果设置有效的水位警示标识，司乘人员依据现场水位数据对险情作出合理判断，可能就改变路线及时避险。因此，亟须在下凹式桥设置明确有效的水位警示标识，指导司乘人员现场判断险情及时避险，构筑下凹式桥积水情况下生命安全的最后一道防线。

目前，下凹式桥设有3类水位标识：桥下水位标尺、路面水位警示标线、桥侧水位标线。这3 类标识没有设在桥头，更没有提前预警，司机在通过下凹式桥时很难预知并快速准确判定水位，导致判断失误或延迟。本文从下凹式桥积水深度对司乘人员的危害程度出发，围绕指路标牌、水位警示标牌、路面标线的分级布置等标识设计了一套下凹式桥积水警示标识系统，为发挥司乘人员主观能动性提供依据，达到抗汛救灾防患为主的目的。

1 积水深度对车辆的危害风险分析

下凹式桥积水时，不仅会危害车辆，还会危害司乘人员的生命。积水越深危害越大，与车辆的危害程度和涉水车的结构有关：底盘高度、轮胎尺寸、进气口、排气口高度，城市道路小轿车为主，从表1 调查数据看，小轿车的进气管、排气管、底盘高度都最低，其涉水的危害程度也是最大的，故在后面的研究中以小轿车为例进行讨论。

表1 各类型车辆尺寸

以捷达小轿车为例：车顶高150 cm，车轮半径约40 cm，底盘高15 cm，依据水深对人员和车辆的危害程度，把危害风险等级划分为4级（图1）：

图1 积水深度的危害等级图示

一级：车辆涉水超过底盘但低于轮胎一半的范围，水深大约15～27 cm，车辆可能会熄火，车上人员无生命危险。涉水给车主带来的经济损失较大，开车进入水域中造成熄火，如果选择重新打火，这样就造车了发动机反水，发动机损坏，需要大修甚至更换，发动机的价格基本可以达到车价的45%，而且这种情况下大多数保险公司不予理赔。

二级：车辆涉水超过轮胎一多半到达座位底部，水深大约27～50 cm，车辆会熄火，发动机受损，车上人员无生命危险。

三级：车辆涉水达车窗玻璃下缘，水深大约50～100 cm，电路和发动机损坏几乎无法修复，车窗车门可能打不开，司机存在缺氧窒息死亡危险。2014 年3 月31 日贵阳市贵惠大道西南环线立交桥下积水50 cm，导致小轿车水中熄火被困[1]，无人员伤亡；2015年7月哈尔滨道里区康安路与华兴街交口处积水100 cm，多辆轿车和公交车泡水[1]，无人员伤亡。2014年7月16日北京海淀田村东路铁道桥积水约150 cm，车辆被困未出现人员伤亡，车基本报废。

四级：水位到达车窗以上车顶之下，水深大约100～150 cm，车窗车门打不开，司机存在缺氧窒息死亡或溺水身亡危险。2012年5月5日，郑州新区铁路桥下积水1.5 m，车毁人亡。

积水越深对司乘人员的危害越大，水深超过150 cm，水位淹没车顶，获救时限极短，车内进满水，司机极易溺亡。2020年8月5日西安阎良区迎宾北路铁路桥积水2 m，造成淹车死人事故；2012 年7 月21 日，北京广渠门水深4 m，造成淹车死人事故；2013年8月30日深圳留仙大桥长岭坡涵洞积水3 m造成淹车死人事故[1]。

2 下凹式桥积水警示标识现状

2.1 下凹式桥下水位标尺

大多数下凹式桥的水位警示标尺如图2所示，设置在桥体最低点的内侧立面上，有的设置在桥体外侧立面上或在引路部分，高度仅到2 m的位置就终止了，没有标到最高点。此类水位标识在观察水位时，需要到桥下进行观测，只能用于有值守人员参考或事后评估和分析使用，无法起到对车辆和人员的警示作用；实际上，车辆驶入下凹式桥，首先经过路面最高点而非最低点，当积水较深时，人员在驾驶过程中远距离很难快速准确识别水位是否危险，尤其在夜间更是无法看清刻度，综合考虑，标识应该从下凹式桥头开始全程设置。从实际情况看，雨季下凹式桥下水位超过2 m的情况时有发生，标高应该增加。

图2 下凹式桥下水位警示标尺

2.2 下凹式桥路面水位标线

有的下凹式桥的路面上设置水位警示标识，如图3所示，地面标注了积水深度和黄色警示线的组合标识。但仅标出20 cm、50 cm 水位，当雨量过大时，积水较深时更危险，积水深度超过50 cm，标识被水淹没不易辨识，尤其在夜间有雨水的路面可能无法看清标识，很难起到警示作用，应标出更高更危险的水位警示标识，覆盖可能积水的全路段；此警戒线仅使用了黄色警告，没有依据危险程度分级。

图3 下凹式桥路面水位警示标识

2.3 桥侧立面水位标线

在下凹式桥侧面设置水位警示标识，如图4所示，只在侧面画了一条警戒线，此条红色积水警戒线延续到桥头，颜色非常醒目，具有良好的警示效果，但没有标出水位数据，不便于司机观察并作出合理判断。此警戒线仅使用了红色禁止，没有依据危险程度分级。

图4 下凹式桥路面的水位警示标识

黄山等[2]提出了在立交引道适当位置设置警示标志、标线的方法，解决下穿式道路立交积水水位提前预警的问题。美国有机构研究表明，针对洪水设置了警报标志和自动洪水探测/警报系统，包含指示灯闪烁、预先警告、绕行标志等，甚至在积水距离路段设置路障或大门[3]。他们在路侧设置警告标志，甚至将标志放置在道路中央，以最大限度地提高驾驶员的能见度。

基于以上3类下凹式桥积水标识存在的问题，借鉴黄山等[2]的研究成果，为达到提前预知、水位准确、分级判断的需求，从3方面设计下凹式桥的警示标识系统：下凹式桥指路标牌、水位警示标牌和水位警示标线以及依据风险等级沿路全程设置标识。

3 下凹式桥水位警示标识的设计和设置

在车辆还未达到下凹式桥就提前做出预警，设置下凹式桥指路标牌。

依据不同水深高度存在的风险，在下凹式桥区适当位置设置警示标志和警示标线，用以识别下凹式桥区积水风险，作出合理判断。

3.1 下凹式桥指路标牌

目前，依据道路交通标志，下凹式桥标识如图5所示，但是很少在指路路标上看到下凹式桥的提示。为了预先提示驾驶员前方路段存在下凹式桥，在距离下凹式桥1 km的位置设置“下凹式桥”标志路牌，设计图6下凹式桥指路标牌，包含下凹式桥警示和下凹式桥距离、基本参数，是前述图5下凹式桥积水警示标识的补充和完善，有利于早发现早预防。另外，为了及早完成脱险离开积水区，还需要建设合法离开整套系统：停驶避险相关交通规则、终止通行等相关设施建设，涉及车辆掉头或分流，以及断路措施。

图5 下凹式桥标识

图6 下凹式桥指路标牌

3.2 下凹式桥水位警示标牌的设计

目前，《机动车驾驶证申领和使用规定》的过水路面警告标志见图7。在这个标志的基础上，设计警示标牌，标牌上包含警示涉水、水位数据、危险等级等信息。依据下凹式桥积水水位和车辆涉水严重程度的风险关系，分别以不同颜色标识来划分，将风险等级从高到低依次划分为4级重大风险、3级较大风险、2级一般风险和1级低风险，分别用红、橙、黄、蓝4种颜色表示。可将图7标志外部增加对应等级颜色，并标明所处位置的积水深度，设计出图8中所示系列标牌。

图7 过水路面警告标志

3.3 下凹式桥水位警示标线的设计

同时，路面警示标线也按照上述原则，参考前文中提及的第2、3种标线的形式，在下凹式桥路面、桥侧施画蓝、黄、橙、红4种颜色警示线，并在线上标明积水深度，如图8所示。

图8 下凹式桥水位警示标牌系列

3.4 下凹式桥积水警示标识系统设置示例

大多数城市下凹式桥，尤其是铁道桥的深度一般为5 m多。如图9所示，下凹式桥高h=5 m左右，跨度L=250 m，道路坡度i=2%左右。当下凹式桥下积水深100 cm 时，危险等级为4级，小轿车司机就有生命危险，此时，水位边缘距离桥下最深处仅有50 m，距离桥头却有200 m，从该处到桥头的范围都有生命危险，因此，都应采用红色警示。

图9 车辆经过下凹式桥积水示意图

下凹式桥积水深度越大，风险等级越高。当水位大于150 cm时，小轿车完全淹没，极端危险。考虑雨天能见度较低的影响，如果水深150 cm，红色警示标牌处距离桥头较远，为了司乘人员刚到桥头就能看到，应增加警示标识的设置数量，确保警示作用。下凹式桥积水警示标识包括标牌和标线，依据下凹式桥积水水位警示标牌标线设计，从桥头水位最高处到桥中间水位最低处，沿途分级设置水位警示标牌标线。下凹式桥积水警示标识示意如图10所示。

图10 下凹式桥积水警示标牌标线设置示意图

5 结论和建议

（1）依据下凹式桥积水水位对车辆和人员的危害程度，将风险等级划分为4级：一级，水深大约15～27 cm；二级，水深大约27～50 cm；三级，水深大约50～100 cm；四级，水深超过100 cm，依次用红、橙、黄、蓝4种颜色表示风险等级。

（2）为方便司乘人员预知险情、及时了解水位、准确判断风险，设计了下凹式桥警示标识：“下凹式桥”标志指路标牌、水位警示标牌和标线，分级布置在下凹式桥前，路边和路面。

（3）下凹式桥积水水位警示标牌和标线包含所处位置的水深数据和危险等级，有利于司乘人员就地观察到积水深度的具体数据和对应风险并及时避险，减少汛期下凹式桥积水事故发生。

（4）本标识系统实施方便可靠、效果直观，可广泛应用于我国公路及城市道路下穿式道路立交区域，并可以根据各地区实际情况与其他积水防治方案相结合，全面提升我国道路积水防治能力，从而减少乃至杜绝相关安全事故的发生。