山區公路避險車道的設計探討

郭曉軍

（新疆生產建設兵團勘測規劃設計研究院，新疆 烏魯木齊 830002）

0 引言

新疆某地區達巴公路處于山嶺重丘區，為國邊防公路，所經區域除某邊防連長年駐守外，僅有兩個村200余戶居民夏季居于此處務農，平時交通量小。本公路主要解決的是通暢問題，項目投資較少，現有道路沿線兩側多為基本農田，無法占用，因此需利用現有道路通道，按照四級公路標準進行建設。

本公路K12至K17段地勢起伏大，其中的K12+300～K14+000段平均坡度為8.5%，為單向上坡，高差145m，其反方向屬于長大下坡路段。由于不能占用耕地等限制無法采用展線或大填大挖方等方法降低路線縱坡，因此采用避險車道作為保障行車安全的主要手段。但是由于避險車道投資較大，維護費用較高，因地制宜的設置避險車道顯得尤為重要。本文以山區公路避險車道（以下簡稱“避險車道”）作為研究對象，結合實際應用情況探討其設計要求，以期為同類工程作參考。

1 避險車道設計

1.1 避險車道的簡介和原理

避險車道是指在長大下坡路段行車道外側增設的供速度失控車輛駛離正線安全減速的專用車道。避險車道多為陡上坡斷頭路，一般由標志、制動車道、服務車道及緩沖設施等組成。

設置避險車道的原理是把失控車輛的動能轉化為重力勢能和抵抗路面摩擦的能量，從而使車輛停下來。

國外的避險車道可分為重力型、砂堆型和制動砂床型三種類型：

a）重力型 重力型避險車道是平行于正線的上坡車道，靠陡坡使車輛減速，它一般建立在舊路上，這種長陡坡要求駕駛者能夠熟練、平穩的駕駛車輛，需要駕駛者不僅控制車輛平順停止，而且需要控制車輛進入避險車道停止后由于重力有可能會倒退返回正線時的情況，這將會影響正線上其它車輛的正常行駛，可能會帶來二次事故等問題；

b）砂堆型 將松散、干燥的砂子堆積在上坡的匝道上，靠重力及砂堆阻力來使車輛減速，砂堆易受天氣的影響（雨雪影響砂堆的穩定性），另外，砂堆給撞擊車輛帶來的強烈的減速度對駕乘者及車輛造成的損傷較大；

c）制動砂床型 是將光滑的、粒徑均勻的砂礫石鋪設在制動車道上，制動砂床主要通過砂礫的滾動阻力使失控車輛減速或停止，其通常建立在上坡上，利用上坡的重力分力可以增加它的減速效能。

基于制動砂床的安全性以及不受匝道坡度限制等優點，其目前已成為最普遍和最安全的避險車道形式。

1.2 位置設置

避險車道的設置位置應根據地形、長大下坡的坡度和道路的幾何設計特性等情況來確定，一般應注意以下原則。

1.2.1 長大下坡的中下部為設置避險車道的重點路段

汽車制動性的好壞直接關系到交通安全，長大下坡中重大交通事故往往與制動距離太長，致使制動器溫度超過失效溫度引起制動失靈造成的。尤其在連續下坡的中下部，車輛在經過連續剎車后，其剎車性能衰減迅速，此時更容易發生事故。因此長大下坡的中下部為設置避險車道的重點路段。

1.2.2 小半徑平曲線前端可考慮設置避險車道

因剎車失效從而失控的車輛進入小半徑平曲線后，由于很難安全轉向，往往會沖撞路側的安全護欄，甚至會沖出路外。在小半徑平曲線后方設置避險車道往往起不到作用，因此在車輛進入小半徑曲線前，就應沿平曲線的切線方向設置避險車道。

1.2.3 避險車道應設置在視距良好的路段

車輛失控會給駕駛者造成極大的心理恐懼，會不同程度的造成判斷失誤。避險車道應設置在視距良好的路段，給駕駛者足夠的判斷時間以便較好的控制車輛進入避險車道。視距不良的路段會給駕駛者造成避險車道時隱時現的錯覺，往往會使駕駛者錯過避險車道，而遺憾的錯過一次救助機會。

1.3 平面線形

進入避險車道的車輛應能夠平穩減速停車，不出現人員傷亡、車輛嚴重損壞等情況，失控車輛在曲線內有可能沿著曲線切線方向沖出避險車道造成翻車等事故，因此避險車道的平面線形應是直線。

避險車道應盡量布置在曲線外側，由曲線的切線方向引出，駛離正線的引出線應呈直線或平緩的曲線，以便駕駛者控制方向，將車輛駛入避險車道。失控車輛往往速度較高，因此車輛需轉向進入避險車道時存在很大的側向力并形成很大的車輪側偏角，致使車輛存在轉向不足而導致車輛的橫向穩定性變差。轉向角越大，轉向半徑越小，離心力也就越大，車輛越容易發生側滑或翻車事故，因此，避險車道和道路的夾角應盡可能在較小的范圍內，此夾角以3～5°為最佳。

1.4 縱面線形

避險車道的縱面線形可采用單坡，也可采用多個坡度的組合，但都應保證駕駛者能夠對避險車道一目了然。多坡度組合時應采用小坡差大半徑的凹形豎曲線，由于失控車輛在豎曲線上高速行駛時會產生時刻變化的向心力，將會產生很大的變化著的減速度，有可能超過駕乘者或車輛所能承受的速率變化范圍。

1.5 寬度設計

避險車道應足夠容納一輛失控車輛和一輛服務車輛，制動車道可按照4m進行設計，服務車道按照3m考慮。若資金充足，應考慮同時有兩輛車同時使用避險車道，此時制動車道寬度應不小于8m。

1.6 長度設置

避險車道的長度主要與失控車輛進入避險車道的速度、避險車道的坡度、以及制動車道內填充的集料有關。避險車道的長度可按照下式計算：

式中：L——避險車道的長度，m；

v1——車輛進入避險車道的速度，km/h；

v2——車輛通過制動車道后的速度，km/h；

f——制動車道內集料的滾動阻力系數，以當量坡度百分數表示（見表1）；

i——避險車道坡度。

表1 不同材料的滾動摩阻力系數

避險車道的長度直接關系到進入其中的失控車輛的安全。避險車道長度若不足將有可能致使車輛撞毀緩沖裝置，甚至沖出避險車道，導致車毀人亡，避免出現此類情況最常采用的措施是加長避險車道。但山區地形條件限制，不可能一味加長避險車道。避險車道過長，將會造成填方或挖方量的陡增，大幅度增加工程造價的同時也破壞了自然環境。

避險車道的位置若布置合適，失控車輛進入避險車道的速度也不會因一直下坡連續加速而到達無法挽救的地步，一般情況下，在低等級道路中，進入避險車道的貨車速度可按照100km/h計算。另外，結合地形條件并選取滾動阻力大的制動集料也會安全、經濟、有效的減少避險車道的長度。

表2列出了采用不同坡度、集料時可參考的避險車道長度的計算結果。

表2 避險車道長度表

1.7 材料要求

為使制動車道具有良好的制動效果，制動車道內所使用的材料應選用干凈、不易被壓實并且具有高滾動阻力系數等特性。所用集料應是圓形、不易被壓碎、單一尺寸并能自由滾動，從而可保證空隙率最大，便于排水，減少互相嵌鎖和被壓實的機會。此類材料一方面可提供更大的滾動阻力，另一方面可造成車輪深陷，形成反推力進一步降低車速。如可采用2～5cm的無土沙的礫石。

為防止已經進入制動車道的失控車輛側向滑出避險車道，制動車道應設置一定深度的料床。料床深度應保證已經進入制動車道的大型車輛不會輕易沖出，如0.7～1.0m。料床內應填筑不小于50cm厚的集料，以便有效地對失控車輛進行緩沖降速。

為了使駕乘者有一個對減速度的適應過程。沿著避險車道入口前30m，料床填料的深度應由淺至深漸變，從10cm過渡至正常深度。

避險車道的路基范圍包括服務車道和料床底部，此部分可采用有強度、能板結的礫石土填筑，壓實度應不小于95%。

1.8 端部處理

避險車道應該在其終點處增設合適的緩沖裝置。緩沖裝置對于有可能沖出避險車道的失控車輛來說，是最后一次救生機會，因此緩沖裝置的合理設置非常關鍵。緩沖裝置應在制動車道和服務車道同時設置，緩沖裝置可采用土（砂）袋或廢輪胎等材料，其高度應高于制動車道的集料頂面約1.5m，堆砌緩沖裝置時，應留有一定的坡度，即保證堆砌物自身的穩定性又可減少因撞擊造成的人員、車輛傷害。

1.9 交通標志

設置避險車道的同時，各類標志應配合使用。避險車道前方適當位置應至少設置一塊避險車道標志，用以提醒車輛駕駛者注意是否使用避險車道，設置的位置要明顯。

在長大陡坡的頂部應明確指出本路段有可能會發生危險，應提醒駕駛者盡可能先檢查車輛保證無故障后再駕駛車輛進入此路段，并應提醒駕駛著小心慢行。

2 設計實例

達巴公路屬于新疆某地區的國邊防公路，雖然等級較低、平時車流量小，但在農忙季節也常有大型載重車輛拉運種肥、糧食。為保障行車安全，根據地形的條件，在K12+300～K14+000段中的K12+600和K13+200處設置兩處避險車道。避險車道設置示意圖如圖1，避險車道橫斷面如圖2。

圖1 避險車道設置示意圖

圖2 避險車道橫斷面

設置的兩處避險車道相距600m，分別位于長大陡坡段的中部和下部、長直線進入平曲線的起始位置，視距良好，標志距離避險車道入口約50m；避險車道縱坡采用單上坡，坡度10%；制動車道長度110m，能夠滿足100km/h以內載重車輛的減速制動距離；料床內填筑50cm厚粒徑為2～5cm的無土沙的礫石，制動車道的前30m的填料厚度采用10～40cm過渡；避險車道端部設置土袋作為緩沖裝置，堆砌土袋的頂部高出制動集料頂面1.5m，坡度1∶1。

3 結語

低等級山區公路因無法占用基本農田、投資較低等問題的限制，難免出現連續長大下坡的路段，這種情況很難利用其他交通工程和管理手段消除。避險車道的合理利用，將最大程度的減小因車輛故障而導致駕乘者的生命財產受到的傷害，提高道路行車的安全性。

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