西北地區高速公路連續下坡路段交通組織研究

胡煒璧，朱瑋根

（1.甘肅博睿交通重型裝備制造有限公司，甘肅 蘭州 730300；2.蘭州交通大學 交通運輸學院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

運輸行業作為經濟發展的表現形式之一，高速公路是承擔我國公路運輸的“主力軍，在客運和貨運方面都起著重大作用。高速公路運營里程近年來大幅度增加，西北地區這一現象更加明顯。由于西北地區所處位置海拔較高且有地形條件限制等原因，故連續長下坡路段相較東部地區更加常見。

本文針對西北山區高速公路連續長下坡路段車輛失控的問題。以G75 蘭海高速公路21.5—0 km（由南向北）為例，通過對不同天氣下行車狀況和該路段交通事故特性的分析，針對該路段提出相應的交通組織方案。

1 現狀綜述

1.1 道路概況

蘭海高速公路（G75）連接了甘肅省蘭州市和海南省海口市，全長2 570 km[1]。而蘭臨高速是蘭海高速在甘肅境內的重要組成部分， 研究路段共92.69 km，車道設計采用標準化雙向4 車道，設計時速80 km/h。該路段的建設對沿途市縣的發展具有十分顯著的作用。

本路段最高點在新七道梁隧道。該隧道南北兩端均為坡道，隧道南側坡度較小，北側連續下坡，平均縱坡3.4%[2]，道路條件與氣候條件復雜。

1.2 研究路段交通量分析

根據有關規定，甘肅省將客車車型分為四種，將貨車車型分為五種。經過調查和數據采集，2020 年9月該路段交通組成及交通量如表1 所示。

表1 項目路段交通組成及交通量

由于疫情影響，該路段交通量同比有所降低，在2018 年，該路段合計月交通量高達238 896 輛。

（1）此路段交通量大，九月份此路段貨車交通量高達38 148 輛，占總交通量18.2%，客車交通量高達170 748 輛，占比81.8%。其中，一型客車交通量高達162 793 輛，五型貨車交通量達5 038 輛，見圖1、圖2。由于車輛類型不同，其動力特性與制動特性也有顯著差別，這就導致了小客車和大型車相比，行車速度、制動距離等方面的不同。并且小客車的數量多，排隊在坡底部收費站，這就大大提高了追尾事故發生的風險。

圖1 研究路段交通量占比示意圖（單位：輛）

圖2 研究路段客貨車交通量圖（單位：輛）

（2）針對9 月份此路段貨車交通量，五型貨車量占比較高，大約占貨車總量的13.2%。在長下坡路段行駛中，載重越大，車輛在長下坡路段的行車風險越高。

1.3 研究路段標志設施概況

近年來，本研究路段的交通安全宣傳提示逐步加強。2013 年以后，標志標線進一步增加，長下坡路段現有各類標志138 塊，所有標志均采用規范的夜間反光標志。其中指示指路類標志56 塊、警告類標志43 塊、警示類標志28 塊、禁令標志11 塊，平均每公里放置6.41 塊標志。避險車道為5 處，平均每2.3 km一處。所有避險車道均設有路燈照明，并從前方2 km 處連續設置5 處避險車道提示標志。項目區域現狀部分標志設施如表2 所示。

表2 部分現狀標志設施一覽表

2 極端氣象下車輛運行環境分析

長下坡路段所發生的事故與天氣因素息息相關。而雨雪、結冰等惡劣天氣會在一定程度上降低輪胎與路面的摩擦，這就使得車輛的制動距離會隨之增大。所以，為了提高高速公路長下坡路段的行車安全，就需要分析在極端氣象條件下交通事故的發生機理[3]。

2.1 常見氣象種類及特征

甘肅省氣象環境復雜多變，特別是大風、大霧、降雨、降雪、低溫結冰等極端氣象對高速公路安全有相當大的影響。它們不僅惡化了高速公路正常的運營環境，而且導致了交通事故頻繁發生。科學、合理的識別氣象類型，在高速公路行車安全方面起著重要的作用。

（1）大風天氣

大風天氣是指8 級或8 級以上的風（風速17 m/s及其以上）作為標準[4]。大風條件下行車分為兩種情況，一種是風向與行車方向一致時，由于風的原因，可能導致車輛制動距離增大；另外一種風向與行車方向垂直，這類情況在山谷中或橋面上更容易出現，車輛受到橫向風的作用，可能會造成車輛側翻。

（2）大霧天氣

大霧的能見度不足500 m，會直接降低空氣的能見度及透明度，以至于駕駛員視距下降、視野模糊，從而造成駕駛安全隱患。

（3）降雨天氣

降雨天氣會導致路面濕滑，從而引發交通事故。經過調查，在降雨天氣下，交通事故發生數大約是晴天的4 倍到5 倍，故對雨天交通的管理需要加強。

（4）降雪天氣

降雪天氣下，高速公路事故頻發。根據研究表明，干燥路面的附著系數在0.6 左右，而降雪路面的附著系數僅有0.28 左右，隨著路面附著系數的降低，交通事故發生率也會隨之提高。表3 是路面狀況和附著系數關系。

表3 交通事故與路面狀況關系

（5）低溫結冰

路面低溫結冰是又降水、降雪和低溫條件綜合后所發生的情況，當溫度較低且路面出現積水后，路面上會出現結冰現象。當結冰面積足夠大時，車輛不得不從冰面上行駛過去，車輪在瀝青路面與冰面上摩擦系數不同，若冰面突然出現，可能造成輪胎打滑從而引發交通事故。

2.2 極端氣象與高速公路安全

2.2.1 極端氣象條件下事故發生的機理與特性

在極端氣象的惡劣條件下，在給高速公路參與者（司乘人員）帶來極大的安全問題的同時，也給高速公路的管理者帶來了很多的管理問題，如圖3 所示。其主要表現在：

圖3 極端氣象條件下的交通事故發生機理

（1）極端天氣使得能見度降低。駕駛員無法對車距、車速進行精確的判斷，也會對駕駛員對交通標志標線和道路安全設施的識別造成障礙。

（2）極端氣象給駕駛員心里造成緊張感或精神煩躁，根據心理學研究，長時間的緊張和煩躁，可能會降低駕駛員的判斷和反應能力。

（3）極端氣象條件下會降低車輛和路面的性能。尤其是在雨雪和冰凍天氣下，地面摩擦系數的降低，直接影響了制動距離。車輛在行駛過程中就容易產生打滑、側翻等情況。

（4）在惡劣天氣條件下，安置在高速公路上的交通視頻監控裝置，設備采集的圖像模糊不清，監控技術人員很難清晰地分辨車輛的運行狀態，也會給高速公路管理部門分析判斷交通狀態帶來很大的困難。

2.2.2 極端氣象對高速公路安全的主要影響

（1）大風天氣對交通安全的主要影響

a. 增加車輛行駛阻力，影響駕駛員正常操作；

b. 在側向風的作用下會使車輛偏離行車路線而誘發交通事故[5]。

（2）大霧天氣對交通安全的主要影響

a. 霧水混合使地面變得濕滑，制動距離增大；

b. 大霧天氣使得能見度降低。

（3）降雨天氣對交通安全的主要影響

a. 與大霧天氣類似，降雨天氣下，駕駛員視線被雨水所影響，視野和視距顯著降低，高速行駛下，僅僅依靠雨刷器來改善視線的效果有限；

b. 降雨條件輪胎與地面附著系數比大霧天氣更小，更容易導致車輛追尾事故的發生。

（4）降雪天氣對高速公路交通安全的主要影響

a. 雪花會對駕駛員視線產生阻礙作用；

b. 降雪天氣造成路面濕滑、積雪、結冰等狀況，降低了汽車的原有的穩定、靈活和機動性，易造成汽車失控，引發交通事故。

3 交通事故特性分析

3.1 事故機理分析

在預防交通事故發生和交通事故處理中，需要掌握交通事故發生的原因。進行交通事故機理分析是對交通事故的預防和改善過程中必不可少的一環。

3.1.1 長下坡路段人的事故機理分析

視野是指在駕駛過程中，駕駛員眼睛所能看到的范圍。在行車過程中，駕駛員的視野和行車速度密切相關[6]。研究表明，駕駛員視野范圍與行車速度成負相關關系。

隨著車速逐漸提高，駕駛員視野會逐漸變窄并存在視野死角[7]。駕駛員注意力會不自覺的集中在視野中心，從而引起駕駛員駕駛疲勞。

3.1.2 長下坡路段車的事故機理分析

由于制動裝置高強度、長時間的工作，車輛的制動性能也會隨之下降。如果行車速度在短時間內無法降低或直接停車，就會發生交通事故。另外，在長下坡路段行車時，容易出現超速行車，這種情況車輛重量重、慣性大。如果車輛足制動能力不相等，制動過程中就可能發生車輪受力不均而造成事故。

3.1.3 長下坡路段路的事故機理分析

在行車過程中，路面平整度會直接影響行車安全。在平整度較差的路面上行駛時，車輛的行駛阻力會隨之增大。雖然高速公路的路面平整度較為理想，但由于西北地區經濟實力欠佳，很多高速路面都存在“補丁”現象，路面平整度并不是特別好。

3.1.4 長下坡路段客貨混行及事故機理分析

客貨混行現象在當下無法避免。在混行的情況下，二者之間會產生一定的影響。首先，貨運車輛存在視野死角，在變道或超車時，可能看不到后方客車從而引發交通事故。其次，貨車司機容易出現疲勞駕駛的現象。根據統計，有許多大型交通事故是由于駕駛員疲勞駕駛引起的。

3.2 事故原因分析

經分析，重載貨車失控的原因有以下6 點。

（1）駕駛員違法駕駛是造成事故的根本原因。外地駕駛人由于對該路況不熟悉，通過時經驗不足，下坡時頻繁使用制動，導致制動轂產生熱衰退現象，造成制動失靈。駕駛人罔顧公共安全，出于擔心自身及車輛貨物安全，心存僥幸，不愿駛入避險車道，是造成事故的根本原因。

（2）超限、超載車輛進入高速公路。高速公路收費部門只在出口處才稱重收費，而設在高速公路入口的超限車輛勸返站并沒有發揮作用，增加了高速公路事故隱患。

（3）由于西北地區道路特性，為了高速行車安全，需要設置避險車道。研究路段雖然建設了五條避險車道，但該路段出口位于一段長下坡底部且該長下坡路段內并無避險車道。倘若車輛在該路段失控將無法采取避險措施，而坡底的收費站有諸多工作人員、排隊車輛等，失控的貨運車輛將對他們的生命財產安全構成極大的威脅。

（4）道路狀況復雜。該路段設計于上世紀90 年代，公路線型、縱坡采用當時設計規范，坡度及坡長已不符合現行標準。長下坡底部為蘭州南收費站，交通量大，部分時段存在車輛排隊現象，增加了事故隱患。

（5）車況路況矛盾突出。上世紀90 年代設計道路時，對通行貨車的參考標準車型為兩軸普通貨車。但經過三十年的發展，貨運車輛都在一定程度上有所變化。五軸、六軸的大型半掛貨車大量通行，如此以來，雖然車輛的牽引力足夠大，但相應的車輛慣性也大。在長下坡路段車輛制動故障就成了高速公路大型車事故頻發問題的癥結所在。

（6）檢查站雖然實行了24 小時勤務，但仍有貨車不按交通標志及民警指揮接受檢查，安全隱患較大。

4 優化交通組織方案設計

4.1 方案一

（1）將七道梁長大下坡特殊管控路段k21+500—K16+100 m 區間內的車道功能進行調整。

（2）在隧道內300 m 處利用彈力柱進行物理隔離，直至隧道出口處。在隧道內的五處港灣式緊急停車帶處不進行隔離并在起始點設置爆閃燈，起到警示作用。

（3）在隧道出口處利用水馬進行隔離，同時在路面設置地標，路邊設置自發光線形誘導標志，設立引導車道，引導所有貨車進入七道梁貨車檢查站進行檢查。調整七道梁執法檢查站的檢查對象，取消大客車的檢查登記，對空載車、小型貨車只發“福”字貼，不登記檢查，重點加強重載貨車的精準管控。

（4）多方面對貨車司機進行安全提醒，在檢查站內對所有的貨車發放行車安全宣傳單、宣傳冊并由交警進行現場提示。提高貨車司機的安全行車意識，減少事故的發生。

（5）在七道梁檢查站出口處至西果園立交匝道口處，在這段道路內全部利用硬性隔離欄對客貨車道進行隔離

（6）在K16+010—K7+300 m 區間內，修改原有車道劃分標志標牌。將客貨車道分離，左側仍為客車道，將右側“客貨車道”改為“貨車道”，在最大程度上減小長下坡路段客貨混行的現象。

（7）山區植被豐富，很多標志標牌被樹葉遮擋。需要及時修剪枝葉，擴大駕駛員視野，保證駕駛員能夠清楚的看到沿途的標志標牌。

4.2 方案二

（1）在七道梁檢查站出口處，至西果園立交匝道減速車道起點處增設縱向減速標線。如圖4 所示。

圖4 縱向減速標線示意圖

（2）由于該路段使用時間長，部分振蕩標線磨損嚴重。需要對磨損嚴重的振蕩標線重新施劃，用來提醒駕駛員按車道行駛。振蕩標線在一定程度上有強制減速、警示駕駛員疲勞的作用，從而提高車輛行駛安全性。

（3）調整七道梁執法檢查站的檢查對象，取消大型客車的檢查登記，對空載貨車只發“福”字貼，不登記檢查。重點加強重載貨車的精準管控，尤其是對重載貨車剎車系統進行檢查、冷卻。

（4）現狀調查發現在K8+800、K8+150 處設有兩塊三軸及以上車輛從南繞城高速繞行的標志牌，標志牌支撐方式均為路側雙柱式，建議將兩處標志牌支撐方式更改為懸臂式。

（5）加定點測速，與原有區間測速相配合，共同實現對車輛速度的有效控制。

（6）對于枝葉繁茂而遮擋視線的路段，需及時修剪枝葉。

5 結論

針對高速公路長下坡路段事故多發的問題，本研究從分析極端氣象、事故發生機理方面出發，結合實際情況，提出了兩個優化組織方案，二者都能在一定程度上提高高速公路行車安全，對行車安全的提升有較明顯的效果。