樂望高速長下坡路段避險車道線形方案研究

董巖巖 DONG Yan-yan；王史記 WANG Shi-ji

（①廣西城鄉規劃設計院，南寧 530015；②廣西交通設計集團有限公司，南寧 530012）

0 引言

隨著國內公路網的不斷加密，公路工程作為提高區域經濟的紐帶，在我國的交通領域發揮著重要的作用。山區高速公路由于地勢落差大，經常存在長大下坡路段，車輛在長大下坡路段行駛的過程中，為控制車速，需要不間斷的進行制動操作，尤其是重載貨車自重較大，因其自身慣性大，制動相對困難，連續制動容易造成剎車裝置失效，導致安全事故發生，可能造成較大的人員生命財產損失。鑒于存在這一安全隱患，在合適的高速主線連接部位置，選取合理的平縱橫線形參數，建設公路緊急避險車道顯得尤為重要，避險車道能夠有效的防控該類安全風險，提高機動車尤其是重載貨車在長大下坡路段行駛的安全性，在公路工程中發揮著重要作用[1]。本文結合梧州-樂業公路樂業至望謨（樂業段）項目，針對避險車道的平面、縱斷面、橫斷面參數以及方案比較選定等方面展開研究。

1 工程概況

梧州-樂業公路樂業至望謨（樂業段）[2]屬于《廣西高速公路網規劃》（2018-2030年）規劃布局中的“橫5”線，作為連接西南經濟與東南亞區域經濟的重要門戶以及重慶、貴陽通往國家一級口岸（龍邦口岸）的重要通道之一，對百色市樂業縣具有重要的戰略地位以及經濟地位。

梧州-樂業公路樂業至望謨（樂業段）全長58.783km，地處云貴高原東南麓，在復雜地質構造作用下，地層呈褶皺起伏狀態，加上流水侵蝕，地表遭受強烈切割，形成了山高谷深的典型地貌特點。項目沿線地形起伏較大，走廊帶內最高海拔約1350m，位于K35+600附近（壩巖寨三號隧道）。過該點后，海拔逐漸降低，達記隧道一帶海拔1000m，雅長特大橋小樁號橋臺附近海拔約720m，至終點河谷附近海拔低至370m，總體地形落差近千米。

其中以K35+600～K62+500段較為特殊，此段路線平均縱坡為2.26%，為連續長大縱坡段。由于連續下坡可能引起車輛制動裝置失靈進而導致車輛失控，為降低安全風險，在K40+900路線右側設置一處緊急避險車道。

2 避險車道線形參數分析

2.1 平面設計

2.1.1 流出角α

在平面維度上，避險車道由駛離匝道與制動床組成，駛離匝道的平曲線以及與主線的分流鼻端連接部應滿足《公路路線設計規范》（JTG D20-2017）[3]的規定。避險車道流出角α是避險車道設計方案的重要參數之一，為制動床中心線與高速主線外側行車的中心線的夾角，α一般要求不大于5°，這是由于考慮到車輛由于剎車失靈等原因處于失控高速狀態，再疊加駕駛員的心里緊張，增大了駕駛員為識別避險標志變換車道等一系列識別、判斷、操作的反應時間，避險車道流出角α如果過大，則由于轉向曲線半徑過大而導致車輛離心力增大，進而可能造成失控車輛傾覆翻車。但由于可選避險車道的位置有限，分流鼻端所處高速主線的平面線形如為右偏角，將壓縮高速主線與避險車道的夾角空間，不利于避險車道平面布線，因此不得不增大流出角，而主線形如為直線或左偏角，則有利于避險車道的平面布線。本項目流出角α取4.8°。（圖2）

圖2 避險車道平面分流示意圖

2.1.2 制動床長度

制動床即緊連駛離匝道鋪設粗集料為失控車輛減速停車的特殊車道，制動床長度過短將導致車輛無法減速至停車，長度過長將造成工程量、用地規模的增加，因此制動床長度的計算與選定是避險車道設計合理性的重要參數依據。

根據《公路避險車道設計規范》（DB45/T 1957-2019）[4]制動床平面線形應為直線，根據經驗公式進行長度計算。本項目車輛駛入速度V取100km/h，i取7%，面層集料為豆礫石，Df取0.25，經計算，制動床長度經計算為135m。

圖1 項目區域地勢特征

式中：L—制動床長度；V—車輛駛入速度；i—制動床縱坡；Df—制動床路面阻力系數。

2.2 縱斷面設計

駛離匝道縱斷面與高速主線保持一致，制動床分為下坡、平坡、上坡式，下坡與平坡式制動床由于不能提供水平反向分阻力，無法利用反向支撐力達到消能作用，在工程實際中極少被應用，上坡式制動床在工程中應用最為廣泛也最為有效，縱斷面主要依據車輛穩定性、地形條件所提供的平面長度、駕駛員心理、路面結構粗糙系數等因素確定，單坡要求不大于15%。值得注意的是很多項目選取制動床縱坡時往往忽略了制動床與高速主線相間的三角區的路基處理，高速主線為長下坡，而避險車道為上坡，縱坡值選取過高，會導致避險車道與高速主線的高差過大，又受平面流出角控制，兩車道間隔距離較近，路基填方坡率或擋土墻高度無法滿足要求，進而導致方案不合理，因此選取合理的縱坡值尤為重要，經計算分析，本項目制動床縱坡值為7%，救援車道縱坡值與制動床縱坡相同。（圖3）

圖3 上坡式制動床示意圖

2.3 橫斷面設計

考慮到駛離匝道寬度需滿足貨車駛入的橫向空間距離要求，并在地形條件允許的情況下盡可能預留較大的操作空間，駛離匝道寬度一般為4～5.5m，匝道終點與制動床寬度線性過渡。考慮到駕駛員操控失控車輛的緊張心理，在最小容納貨車駛入的4m寬度的基礎上，在車道兩側各增加1m側向余寬，制動床寬度一般不小于6m?？紤]到使用吊車進行救援清障時，需預留足夠的空間進行吊車支腿固定，因此根據吊車支腿間距及救援平臺的寬度綜合計算，救援車道寬度不小于4.5m。本項目綜合考慮避險因素及工程規模，駛離匝道寬度取4.5m、制動床寬度取7m、救援車道寬度取4.5m。

圖4 避險車道橫斷面示意圖

3 避險車道位置選定分析

3.1 避險車道選位原則

①避險車道的選位需結合地形條件、主線平縱線形、橋隧位置等因素綜合考慮；②應該設置在長下坡路段右側具有較好視距的位置，避免樹木及山體的遮擋，不影響行車視距；③應該避免設置在小半徑圓曲線位置，條件允許的情況下避險車道與主線分流鼻處主線的圓曲線半徑控制在1480m以上，即對應超高值不大于3%；④應該避開橋梁、隧道，盡量遠離村落、居民區、收費站、管養場區等人員密集區；⑤盡可能設置在主線挖方邊坡處，較好的適應地形布設。

3.2 方案選定分析

3.2.1 方案一（K40+700處）

此位置高速主線的圓曲線半徑為1500m，縱坡值為2.5%，選取上述計算的流出角、制動床長度、縱坡值、橫斷面寬度等參數指標，駛離匝道漸變段取90m，駛離匝道正常段即寬度過渡段長度經計算得125.733m。提取數字地面模型數據，經橫斷面計算可得，避險車道全部長度范圍右側為挖方路基，方案成立。

3.2.2 方案二（K49+500處）

此位置高速主線為直線，縱坡值為2.67%，選取上述計算的流出角、制動床長度、縱坡值、橫斷面寬度等參數指標，駛離匝道漸變段取90m，駛離匝道正常段即寬度過渡段長度經計算得126.027m。提取數字地面模型數據，經橫斷面計算可得，避險車道BK0+000～BK0+229.365段為路基段，BK0+229.365～BK0+288.655段地形高程降低，制動床路基無法做填方處理，并且橋梁無法落臺，方案不可行。

3.2.3 方案三（K60+900處）

此位置為高速主線860m小半徑的上游緩和曲線段，主線平曲線半徑為1648m，縱坡值為2.35%，選取上述計算的流出角、制動床長度、縱坡值、橫斷面寬度等參數指標，駛離匝道漸變段取90m，駛離匝道正常段即寬度過渡段長度經計算得135.469m。提取數字地面模型數據，經橫斷面計算可得，避險車道BK0+000～BK0+200.537段為路基段，BK0+200.537～BK0+290.013段地形高程降低，制動床路基無法做填方處理，并且橋梁無法落臺，方案不可行。

3.3 方案比較結論

綜上所述，梧州-樂業公路樂業至望謨（樂業段）在K40+700位置設置一處避險車道，此處具備布設避險車道的地形條件，主線的平縱線形也有利于避險車道的布設。避險車道為上坡式制動床，邊坡處在挖方段，有利于減少工程規模。K40+700避險車道的設置，有利于降低由于制動問題造成車輛失控產生的交通風險，對道路交通安全提供了一定的保障。

4 結語

本文以梧州-樂業公路樂業至望謨（樂業段）工程為依托，介紹了針對本項目的長大縱坡段的避險車道方案設計研究理念，并分析了平面流出角、制動床長度、制動床縱坡值、駛離匝道、制動床以及救援車道寬度等線形參數指標的計算分析思路，結合項目主線方案，選擇了三處位置進行了避險車道方案擬定分析。經過本文的闡述，說明了在山區長大下坡高速公路路段設置緊急避險車道的重要性，可以有效的減少交通事故，為同類工程研究提供了參考。

圖5 方案一示意圖

圖6 方案二示意圖

圖7 方案三示意圖