制動失效緩沖車道的平面結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

趙學同

（河北廣通路橋工程有限公司，河北 邯鄲 056000）

0 引言

制動失效緩沖車道的結(jié)構(gòu)設(shè)計分為平面設(shè)計和斷面設(shè)計，其中平面設(shè)計主要是對于制動失效緩沖車道的引道，與主線交角，平面線形，制動床寬度和長度等參數(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計是使制動失效緩沖車道能夠充分發(fā)揮作用的重要保證。避險車道平面設(shè)計如圖1所示。

圖1 避險車道平面圖

1 制動失效緩沖車道引道與交角

制動失效緩沖車道引道起著連接公路行車道和制動床的作用。引道可以給制動失效車輛駕駛員提供充分的反應(yīng)時間和足夠的空間，從而使駕駛員能夠操縱車輛沿著引道安全平穩(wěn)的駛?cè)刖彌_車道，使駕駛員減少因車輛失控帶來的極度恐慌而失去正常的判定能力。

引道的設(shè)置應(yīng)保證駕駛員在引道的起點就能夠清晰的看到緩沖車道的全部線形，防止駕駛員因恐懼而放棄駛?cè)胫苿邮Ь彌_車道。引道的終點應(yīng)設(shè)計成方形，使制動失效的車輛的前軸兩輪能夠同時進入制動失效緩沖車道，避免因為前軸兩輪受力不均而導致車輛側(cè)翻。

制動失效緩沖車道制動床應(yīng)與公路行車道之間保持足夠的側(cè)向間距，引道的設(shè)置終點宜平行于制動失效緩沖車道入口，并且保持一定的距離，以避免車輛進入制動失效緩沖車道后濺起的沙礫進入行車道，影響高速公路上高速行駛的汽車。

相關(guān)的研究和數(shù)據(jù)表明，制動失效緩沖車道的引道越長，提供給駕駛員的空間越多，能更好地控制失控車輛。使其以快速駛?cè)胫苿哟矁?nèi)，避免與護欄相撞發(fā)生事故。根據(jù)駕駛心理和視覺反應(yīng)特點，駕駛員在前方看到引道并且做出判斷采取行動需要3s，根據(jù)這一反應(yīng)時間可以計算出引道的最小設(shè)計長度。例如失控車輛的速度按90km/h計算，則引道的最小長度為75m，引道可以設(shè)計成由窄逐漸變寬的漸變段，入口為3.8～5.5m，末端寬度與制度床寬度相同，兩者平順連接。

為了便于制度失效車輛平穩(wěn)駛?cè)耄贫仁Ь彌_車道與主線的交角盡量可能的小。如果交角過大，尤其是位于小半徑曲線處的制度失效緩沖車道，車輛需要偏離主線較大角度，反向轉(zhuǎn)向才能進入制度失效緩沖車道，這就增加了駕駛員正在操縱上的難度，特別是在車輛失控的情況下。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗表明，當偏移角超過5°時駕駛員就不易保持駕駛方向的平穩(wěn)性，因此制動緩沖車道與主線的交角以小于5°為宜。

目前我國大部分制動失效緩沖車道的引道設(shè)計普遍存在引道長度不能滿足要求，以及制動失效緩沖車道與主線的交角過大的問題。某些制動失效緩沖車道護欄上有很多刮擦和沖撞的痕跡，這也說明了引道的長度不足。制動失效緩沖車道與主線交角偏大也是導致車輛在護欄上刮擦和沖撞痕跡的主要原因如圖2所示。

圖2 引道缺陷事故圖

2 平面線形

制動失效緩沖車道時是專為長大下坡路段的制動失效車輛設(shè)計的。車輛失控后，駕駛員心存恐懼，同時車輛進入緩沖車道后沒有轉(zhuǎn)彎能力，因此制動失效的車輛是不可能適應(yīng)曲線線形的。因此，緩沖車道的平面線形應(yīng)為直線，以減少駕駛員控制車輛的困難，使得制動失效車輛駛?cè)胫苿哟埠罂梢云椒€(wěn)減速停車，避免車輛在制動床堆積料中人為轉(zhuǎn)彎而發(fā)生側(cè)翻事故。如果地形允許，與公路行車主線平行的制動失效緩沖車道還可以使道路用地最小化。

3 制動床的寬度設(shè)計

制動失效的緩沖車道制動床寬度應(yīng)保證能夠使一輛貨車駛?cè)耄鶕?jù)《道路車輛外廓尺寸，軸荷及質(zhì)量限值》（GB 1589—2004）的規(guī)定，汽車的車寬最大值為2.5m，可以認為汽車的制動失靈后駕駛員會很緊張，制動失效緩沖車道應(yīng)有足夠的橫向凈空，使駕駛員能夠順利的操縱制動失效貨車駛?cè)胫苿邮Ь彌_車道因此，制動緩沖車道制動床的寬度至少4m才能保證一輛大型車順利駛?cè)耄瑫r需要考慮到的情況是將駛?cè)胫苿邮Ь彌_車道的制動失效車輛拖出需要一定時間，而在較短的時間內(nèi)還是有兩輛或者更多制動失效車輛駛?cè)耄ㄈ鐖D3所示），所以制動失效緩沖車道制動床的寬度越寬越好，建議緩沖車道的制動床寬度最小值為8m，由于地形限制可適當減小。

圖3 制動床缺陷事故圖

制動床一般設(shè)計為等寬，也有不等寬的情況，例如寬度自入口向內(nèi)逐漸增寬，寬度必須滿足均勻過渡要求，不可形成突變造成行車障礙。不宜設(shè)計成入口寬而末端窄的錐形，這是因為制動失效貨車在駛?cè)胫苿哟矔r如果制動床中一側(cè)距護欄較近，隨著駛?cè)刖嚯x的增加，制動床的寬度變窄，那么車輛在制動床中容易與護欄發(fā)生碰撞。

4 制動床長度

制動床的長度應(yīng)保證制動失效車輛在駛?cè)胫苿邮Ь彌_車道后能夠安全快速的停車，制動床最小長度應(yīng)保證失控車輛停車時所需的最小距離。制動床的長度與車輛的速度，制動床的縱向坡度和制動床所鋪設(shè)的材料有關(guān)。若制動床長度較短，則車輛有沖撞制動床最后處的障礙物或沖出緩沖車道危險，因此應(yīng)對制動床長度進行合理設(shè)計。

4.1 長度計算方法

制動失效緩沖車道長度設(shè)計可采用如下公式：

式中：v——車輛的駛?cè)胨俣龋琸m/h；

i——坡度除以100；

Df——滾動阻力系數(shù)（取值差相關(guān)規(guī)范）。

4.2 實際情況分析

目前國內(nèi)制動失效緩沖車道的長度設(shè)計普遍偏短，這是因為在實際設(shè)計中，地形限制和工程造價的影響。這些都是造成長度不足的客觀原因。因此在條件允許的情況下，盡量保證制動失效緩沖車道制動床的長度要求。如確實因為地形限制無法提供足夠的長度時，應(yīng)在制動失效緩沖車道末端設(shè)計減速消能裝置，減少對駕駛員造成的傷害。

5 結(jié)語

高速公路中的制動失效緩沖車道是保證制動失效車輛和駕駛員安全的關(guān)鍵性措施之一，其設(shè)計要嚴格參照相關(guān)的規(guī)范執(zhí)行，并且要有明確的標志加以說明，從而減少制動失效車輛的駕駛員恐慌，使制動失效緩沖車道能夠充分的發(fā)揮其設(shè)置的作用，減少或者避免車輛和駕駛員的生命財產(chǎn)損失。

［1］JTC B01—2003，公路工程技術(shù)標準［S］.

［2］張克健.車輛地面力學［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2002.

［3］蔣棟.改進高等級公路縱坡設(shè)計途徑［M］.重慶：重慶交通學院出版社，1994.