山區高速公路急彎陡坡路段交通安全影響分析

郝倩妮

（山西省交通科技研發有限公司，山西 太原 030032）

1 概述

我國的山地丘陵約占全國土地總面積的43%，由于地形、地質、水文等自然條件復雜，在山區公路設計中，為克服地形限制難以避免地設置急彎陡坡。近年來交通事故統計分析表明，山區公路的交通事故主要集中在急彎陡坡路段，而且隨著交通量的逐年增長，急彎陡坡路段的事故數量呈遞增趨勢。因急彎陡坡路段事故頻發，且事故后果嚴重，其安全問題引起了道路設計、運營管理、政府等多部門的高度重視，目前許多事故頻發的急彎陡坡路段被駕駛員稱為“死亡之路”、“死亡谷”，由此可見其危害性。在此背景下，結合高速公路運營實際，明確急彎陡坡界定標準，并對這類特殊路段對交通安全造成的獨特影響開展分析，為山區高速公路的線形設計和運營管理提供參考。

2 急彎陡坡路段界定標準

2.1 平面線形

《公路路線設計規范》規定了不同設計速度下圓曲線最小半徑的一般值和極限值，正常情況下圓曲線半徑取值應大于一般值，小于極限值時車輛行駛的安全性可能受到直接影響。一般情況下，將實際圓曲線半徑接近或小于圓曲線最小半徑一般值的路段認定為急彎路段。我國山區高速公路多采用100 km/h或80 km/h的設計速度[1]，現行路線設計規范對應的圓曲線最小半徑一般值分別為700 m、400 m。我國早期修建的一些山區高速公路中，受當時經濟條件和技術水平限制，部分路段的設計速度只能達到60 km/h，然而這些路段的實際限速和運行速度一般都在80 km/h以上，運行速度與設計速度的差值超過20 km/h，根據運行速度要求圓曲線半徑接近或小于400 m的平曲線即可視為急彎路段。

2.2 縱斷面線形

《公路路線設計規范》根據載重汽車動力性能、公路通行能力、車輛行駛安全等因素確定了最大縱坡指標，特殊情況下只有經過嚴格的經濟技術論證，高速公路的最大縱坡值才可以增加1%。一般情況下，將實際縱坡接近或小于最大縱坡規定值的路段認定為陡坡路段。對應100 km/h或80 km/h的山區高速公路設計速度，現行路線設計規范對應的最大縱坡規定值分別為4%、5%。當運行速度與設計速度差值大于20 km/h時，也應當根據運行速度確定最大縱坡。

2.3 平縱線形組合

一般情況下，將急彎與陡坡的組合路段認定為急彎陡坡路段。考慮到不利線形的組合情況，對于連續長、陡下坡，特別是連續長、陡下坡的下游路段與急彎組合時安全風險進一步加大，因此也將其視為急彎陡坡路段的一種。現行公路路線設計規范針對連續下坡路段重載車制動性能下降問題，對高速公路連續長、陡下坡路段的平均坡度與連續坡長作出明確規定，其中平均坡度為2.5%時，對應的連續坡長不宜超過20.0 km；平均坡度為5.0%時，對應的連續坡長不宜超過4.4 km。超過規定值時，應當開展交通安全性評價，通過設置貨車強制停車區、完善道路安全設施等加強交通管理與速度控制。一般將平均坡度與連續坡長接近或超過規范規定值的路段認定為連續長、陡下坡路段。

3 交通安全影響分析

3.1 駕駛員心理

駕駛員是道路交通系統的重要使用者。在車輛行駛過程中，駕駛員從道路環境中獲取信息，經過大腦分析判斷后再做出具體操作，以上任意環節出現失誤都可能引發交通事故。近年來國內外學者針對不同道路環境對駕駛員心理特征的影響以及由此產生的各種行為開展了一系列研究，研究表明圓曲線半徑、縱坡坡度都會直接影響到駕駛員的心率變化[2]。在急彎陡坡路段，路線線形指標變差，視距受限，駕駛員心率增長較大，長時間運行容易導致精神過度緊張，影響行車安全。當道路線形變差，駕駛條件無法滿足駕駛員的駕駛預期，絕大多數駕駛員會傾向于選擇主動降速來增加行車安全性，然而道路通行能力下降可能導致交通擁堵情況的發生，會進一步加劇駕駛員急躁、焦慮等負面情緒。

3.2 車輛行駛狀態

道路線形設計可以直接決定車輛行駛的安全性、舒適性和經濟性[3]。車輛在急彎陡坡路段行駛時，需要同時完成轉彎和上下坡動作，受力狀態較為復雜，縱向穩定性和橫向穩定性都會受到影響。縱向來看，當前輪或后輪的法向作用力為零時，將導致縱向傾覆或滑溜。橫向來看，當車輪的側向反作用力等于附著力時，將導致橫向滑移；當一側車輪的法向反作用力為零時，將發生橫向傾覆。

山西是能源大省，晉煤外運除鐵路的有限運力之外，大部分都由公路承擔，重載車輛比例較大對山西省公路建設和道路交通運行安全提出了更高的要求。與小轎車相比，重載車因其車身長、裝載量大、重心高等特點[4]，在急彎陡坡路段的行駛穩定性更差。上坡時，車輛牽引力增大、速度降低，重載車連續上坡一方面會導致發動機過熱而影響機械效率，使駕駛條件惡化，嚴重時甚至出現熄火溜坡，引發交通事故；另一方面，縱坡越陡，坡長越長，車速降低越多，對小車造成的干擾越大，會使得小車超車頻率增加，影響通行安全。下坡時，重載車因慣性大，所需的制動距離更長，在連續下坡路段，制動器也更容易因剎車頻繁而溫度過高，制動性能嚴重降低，而且為防止制動失效通常采取的“澆水降溫”方法，會造成路面濕滑，特別是冬季時路面結冰極易引發交通事故。再加上小半徑平曲線的存在，貨物位移作用使得車輛后軸支撐的側向力減小，車輛橫擺大、轉向輪回正能力不足等問題進一步加劇車輛失控風險。

3.3 交通事故

根據某山區高速公路的交通事故統計資料，曲線半徑400～700 m、縱坡坡度大于3%以及存在長大縱坡的路段交通事故呈現明顯的集中分布特征[5]，急彎陡坡路段事故頻率高，嚴重程度大，也更容易發生重大交通事故，主要具有以下特點：

a）事故車型以大型貨車為主，急彎陡坡不利于大型貨車行駛，存在顯著的安全隱患。

b）單方事故占比較大，大多是在連續下坡路段車輛因超速或制動失效導致車速過快，進入急彎時碰撞護欄或發生側翻，沖出護欄可能導致墜崖或墜河，當翻越中央分隔帶護欄時還可能與對向車輛發生碰撞，導致嚴重事故后果或二次事故的發生。

c）連續下坡下游路段與急彎組合時事故最為高發，下坡行駛時，重力勢能轉化為動能，車速不斷增大，需要采取制動措施來降低車速，在長時間的連續制動后制動器溫度上升，重載車的摩擦力矩將顯著下降，導致制動性能下降或制動失效，速度較快時遇到小半徑圓曲線將無法保障其安全行駛。

d）由于急彎陡坡路段線形較差、視距不良，發生事故故障車占用車道后，后車往往來不及減速或避讓，極易導致多車事故或二次事故。

4 結語

通過對山區高速公路急彎陡坡路段交通安全狀況的調研分析，提出了急彎陡坡路段的界定標準，分析了這種線形條件可能對交通安全造成的不利影響。交通事故的發生受人、車、路、環境、管理的綜合作用，不具備線形改造工程實施條件時，可以通過采取交安設施提檔升級、加強交通管理等其他措施來降低運營安全風險，但其針對性和有效性較難保障。有條件時建議建立對交通安全技術措施實施前后事故率變化的跟蹤觀測，以實現對采取措施實施效果的科學評估與預測。