新建公路連續(xù)長、陡下坡路段確定避險(xiǎn)車道位置的方法

鄭立平 伊盼盼 牛圣寬

（1.長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010；2.武昌理工學(xué)院，湖北 武漢 430223）

0 引言

山區(qū)地形條件復(fù)雜，公路選線受到嚴(yán)格的限制，造成山區(qū)公路線形指標(biāo)較差。 山區(qū)公路常常具有縱坡坡度較大、 連續(xù)下坡坡道較長等特點(diǎn)。 根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，連續(xù)長、陡下坡路段極易發(fā)生惡性交通事故，屬交通事故易發(fā)路段。 在連續(xù)長、 陡下坡路段發(fā)生的交通事故中，因汽車制動(dòng)失靈造成的事故居首位[1]。

汽車在長、陡下坡路段行駛時(shí)，為控制車速，需要頻繁或長時(shí)間采取制動(dòng)措施， 造成車輛制動(dòng)器溫度升高而引起制動(dòng)失靈， 從而導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。 為了減輕在長、 陡下坡路段上行駛的車輛因制動(dòng)失靈造成的危害程度， 設(shè)置避險(xiǎn)車道是目前較為常用且被證明行之有效的措施[2]。

規(guī)范[3]僅對長、陡下坡路段需要設(shè)置避險(xiǎn)車道的進(jìn)行了規(guī)定， 但沒有給出確定避險(xiǎn)車道設(shè)置位置的具體方法。 目前， 確定避險(xiǎn)車道設(shè)置位置的方法主要有工程經(jīng)驗(yàn)法、交通安全事故率法和制動(dòng)器性能分析法[4]。新建公路主要采用工程經(jīng)驗(yàn)法確定避險(xiǎn)車道設(shè)置位置，改造或改建公路則主要采用交通安全事故率法確定避險(xiǎn)車道設(shè)置位置。

本文通過分析車輛制動(dòng)器性能， 提出了汽車在長、陡下坡路段行駛時(shí)制動(dòng)器溫度實(shí)時(shí)計(jì)算方法和確定避險(xiǎn)車道位置的原則，為避險(xiǎn)車道設(shè)置提供了定量化的參考。

1 設(shè)計(jì)理念

1.1 制動(dòng)器溫度模型

根據(jù)靳恩勇等人的研究成果[5]， 行駛中的車輛制動(dòng)器溫度主要受車輛載重、連續(xù)下坡坡長、坡度、運(yùn)行車速等因素影響， 經(jīng)理論分析當(dāng)制動(dòng)器溫度小于200 ℃時(shí)， 車輛制動(dòng)器的制動(dòng)效果不會(huì)發(fā)生明顯衰減，停車視距在安全停車視距的范圍內(nèi)， 車輛能安全行駛；當(dāng)制動(dòng)器溫度超過200 ℃時(shí)，停車視距將大于安全停車視距，車輛行駛安全性降低，需要采取防護(hù)措施。因此，當(dāng)車輛制動(dòng)器溫度超過200 ℃時(shí)，應(yīng)在以后的路段設(shè)置避險(xiǎn)車道。

1.2 運(yùn)行速度

車輛在路線起點(diǎn)處的初始運(yùn)行速度， 一般需要通過現(xiàn)場觀測或調(diào)查與新建道路銜接的相鄰道路的車輛行駛速度，將其作為路線起點(diǎn)的初設(shè)運(yùn)行速度V0。 然后再根據(jù)所劃分的路段單元， 按直線、 平曲線段和長大縱坡路段等分別進(jìn)行運(yùn)行速度的計(jì)算， 運(yùn)行速度計(jì)算參照《公路項(xiàng)目安全性評價(jià)指南》中的計(jì)算模型，其中大貨車的計(jì)算模型如下：

式中：v——直線段上的運(yùn)行車速（km/h）；

v0——直線段起點(diǎn)的運(yùn)行速度（km/h）；

S——直線段距離（m）；

a0——加速度（m/s2），大貨車推薦值為0.20 ～0.25。

1.3 運(yùn)行時(shí)間

假定車輛在各個(gè)路段單元以均勻加 （減） 速形式行駛，車輛在各個(gè)路段單元內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間可用下式計(jì)算：

式中：L—路段單元長度（m）；

V1—路段單元起點(diǎn)運(yùn)行速度（m/s）；

V2—路段單元終點(diǎn)運(yùn)行速度（m/s）；

t—路段單元上車輛運(yùn)行時(shí)間（s）。

2 工程實(shí)例

某電站對外交通公路位于云南省，是電站大宗物質(zhì)及重件運(yùn)輸?shù)闹饕ǖ馈９菲瘘c(diǎn)接地方公路，終點(diǎn)接電站場內(nèi)公路，全長約28.4km，全線平均縱坡達(dá)3.25%。 該公路從起點(diǎn)至終點(diǎn)為一路下坡，個(gè)別路段坡度較大。

根據(jù)本文1.2 所述的方法，將該公路劃分為96 個(gè)單元， 然后分別計(jì)算車輛在每個(gè)單元上運(yùn)行速度。 由于該公路橋梁和隧道規(guī)模較大， 為保證車輛行駛安全， 該公路在橋梁和隧道內(nèi)均采取了限速措施， 允許最高運(yùn)行速度為40km/h。

采用本文1.1 和1.3 節(jié)所述的方法， 計(jì)算車輛在該公路上行駛時(shí)制動(dòng)器的實(shí)時(shí)溫度。由于該公路為水電站對外公路，主要承擔(dān)大宗物質(zhì)及重件運(yùn)輸?shù)墓δ埽Y(jié)合水電站建設(shè)物質(zhì)需求情況及我國載重汽車使用情況，選取總重40t 的斯太爾重型貨車進(jìn)行分析計(jì)算， 其制動(dòng)鼓直徑為420mm，工作面深度208mm，質(zhì)量70kg。

圖1 重型貨車制動(dòng)器溫度變化曲線

該電站大宗物質(zhì)主要從昆明市采購， 公路起點(diǎn)距離昆明市約170km， 根據(jù)昆明市至該公路起點(diǎn)的公路現(xiàn)狀及貨車行駛時(shí)間， 確定起點(diǎn)處的貨車的制動(dòng)器溫度為120 ℃。 經(jīng)計(jì)算，重型貨車在該公路上行駛時(shí)，其制動(dòng)器的溫度變化情況如圖1。

從 圖1 可 以 看 出：（1） 樁 號(hào)K3 ～K6 段、K13+800 ～K17+400 段 和K27 ～K28+400 段 路 線 縱 坡 較 大， 車 輛 需要頻繁制動(dòng)，導(dǎo)致車輛制動(dòng)器溫度逐漸升高；（2）樁號(hào)K6 ～K13+800 段 和K17+400 ～K27 段 路 線 縱 坡 較 小，車輛不需頻繁制動(dòng)， 因此車輛制動(dòng)器溫度就逐步回落；（3）車輛制動(dòng)器溫度在K5 ～K6 段接近200 ℃，在K15 ～K28+400 段溫度均超過200 ℃。

該 公 路K5～K6、K15～K17+400 和K27～K28+400 都 處在制動(dòng)器溫度上升段， 且溫度較高， 為保證車輛行駛安全，應(yīng)在這3 處附近設(shè)置避險(xiǎn)車道，結(jié)合考慮該公路沿線的地形地質(zhì)條件、 構(gòu)筑物布置等因素， 確定分別在K5+000、K15+900、K18+400 和K28+000 設(shè) 置 避 險(xiǎn) 車 道。

3 結(jié)語

山區(qū)公路連續(xù)長、 陡下坡路段合理設(shè)置避險(xiǎn)車道對于降低重型貨車的交通事故率、 減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失都具有十分重要的意義。 本文結(jié)合車輛制動(dòng)器溫度模型， 結(jié)合工程實(shí)例， 闡述了依據(jù)制動(dòng)器溫度計(jì)算結(jié)果確定避險(xiǎn)車道位置的原則， 為建公路確定避險(xiǎn)車道的位置可以參考本文思路。