山區高速公路連續縱坡路段交安設施設置方法

劉俊學 丁春 劉太亮 梅本強 何云勇 高建平

(1.四川省交通運輸重點項目工作中心 四川成都 610041; 2.雅安市交通建設(集團)有限責任公司 四川雅安 625000; 3.四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司 四川成都 610041; 4.重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

因山區高速公路長大連續縱坡路段的里程較長、坡度大，貨車途經這一路段會連續制動，在這一情況下，車輛存在制動效能降低或失效隱患，在制動實效風險較高路段需要加強行車誘導和安全防護。同時，長大連續縱坡路段起終點間高差大，坡頂位置海拔高程高，可能存在冰、雪、霧和強暴雨等惡劣氣候條件，惡劣氣候氣象與不利線形等因素組合，極易發生安全事故。目前，已有學者基于高速公路長大連續縱坡路段事故特征分析，研究了連續縱坡路段交通安全（以下簡稱交安）改善提升措施[1-9]。本文在已有研究成果基礎上，以西南山區某高速公路長大連續縱坡為例，開展了現場實車試驗，研究駕駛人在長大連續縱坡路段行車的駕駛狀態隨行駛時間的變化規律，并據此將長大連續縱坡路段劃分為駛入單元、適應單元和駛出單元，故長大連續縱坡路段交安設施宜根據駕駛人在不同單元的生理、心理特征進行布設，以提高設施布設的合理性與有效性。

1 連續縱坡路段交安設施設置單元劃分

由于駕駛人受山區高速公路平縱線形指標和行車路域環境的影響，駕駛人在連續縱坡路段的駕駛行為和心理會不斷變化，客觀地反映出路段單元的危險程度，而駕駛人瞳孔直徑變化百分比（APCPS）則能理想地反映駕駛人在行車過程中的心理波動情況[10]。以西南山區某高速公路長大連續縱坡為例，開展了現場實車試驗，獲取駕駛人在長大連續縱坡路段的瞳孔直徑變化百分比，實驗結果如圖1所示，從圖中可以明顯地看出4名駕駛人的瞳孔直徑變化百分比均呈現相似的規律，駕駛人瞳孔直徑變化百分比一共呈現3 個階梯段的變化。

圖1 長大連續縱坡路段瞳孔直徑變化百分比圖

第一段是駕駛人行車從0～360 s 之間所行駛的距離，即駛入段，此時駕駛人瞳孔直徑變化百分比在3個階梯段中總體偏高，這是由于駕駛人剛駛入長大連續縱坡路段對于行車環境的突然改變明顯不適應，此時駕駛人處于熟悉期階段，心理緊張感明顯，通過查閱前置攝像頭拍攝視頻發現，在駛入長大連續縱坡路段1 km以內的道路右側設置了長大下坡警告標志，因此在第一段的前半段的瞳孔直徑變化百分比逐漸變大；在240 s時瞳孔變化百分比達到最大，結合設計資料發現此路段為隧道路段，后文分析不考慮隧道路段的影響，此處保留隧道路段是為了更加直觀地反映整個行車過程的階梯狀變化；第一段的后半段瞳孔直徑變化百分比仍呈現較大的范圍，說明此時駕駛人仍然處于未適應階段。

第二段為360～1 440 s 間所行駛的距離，即適應段，此時駕駛人瞳孔直徑變化百分比隨道路條件的變化而變化，在此過程中的瞳孔直徑變化百分比明顯比第一段小，呈現此現象的原因是，駕駛人在這一段路的行車過程中，已經處于對長大連續縱坡路段的行車環境的熟悉期之后，此時駕駛人和長大連續縱坡路段行車環境已達到新的平衡；在1 020～1 320 s 間的瞳孔直徑變化百分比大的原因是此路段為長隧道。

第三段為1 440～1 740 s 間所行駛的距離，即駛出段，在此過程中的瞳孔直徑變化百分比比前兩段都小，在1 440 s處瞳孔直徑變化百分比陡然變小，這是由于此時道路右側設置了長大下坡結束預告標志，因此駕駛人在行車過程中心理緊張程度明顯放松。

由此，可將山區高速公路連續縱坡路段劃分為坡前上游路段、駛入單元、適應單元和駛出單元4 段，根據駕駛人處于不同單元的生心理特征進行交安設施布設，以提高設施布設的合理性與有效性。

2 連續縱坡路段交安設施設置技術

汽車在山區高速公路連續縱坡路段發生的交通事故多以剎車失靈為主所致，制動鼓溫度直接反映了汽車的制動性能狀況。已有研究表明[11]：行駛汽車制動鼓溫度小于200 ℃時，制動性能安全可靠；當制動鼓溫度介于200～250 ℃之間時，應設置主動交安設置保障安全；當制動鼓溫度介于250～300 ℃之間時，應設置主、被動結合的交安措施保障安全；當制動鼓溫度高于300 ℃時，制動性能失效，易引發交通事故，對應路段應采取速度限制、設置強制檢查站、車道管理等措施，以提高行車安全。根據制動鼓溫度對山區高速公路長大連續縱坡路段嚴重程度不同，將沿線交安設施設置劃分為如下4類：I類——坡段最高溫度低于200 °C；II類——坡段最高溫度達到臨界溫度250 °C；Ⅲ類——坡段最高溫度達到臨界溫度300 °C；IV 類——坡段最高溫度超過300 °C。

2.1 連續縱坡路段交安設施設置原則

根據山區高速公路連續縱坡路段駕駛人不同路段的生理特性，結合沿線交安設施設置分類，提出沿線交安設施設置原則。

（1）高速公路長大連續縱坡路段沿線設施設置，應根據路段單元的氣候條件、平縱線形指標及行車路域環境綜合考慮。

（2）應按照長大縱坡坡前上游路段、下坡駛入單元、適應單元、駛出單元這4 個區段，分段論證采用交通安全設施設置技術。

（3）應結合山區高速公路連續縱坡路段交通事故特征、嚴重程度、車型比例及路域環境，充分論證貨車檢查站、貨車停車區以及增設避險車道等主動改善行車安全的工程措施的必要性。

（4）交通安全設施設計階段應重點關注小半徑曲線路段，隧道、橋梁、各類檢查站、互通立交區段。

（5）應加強坡前路段、駛入單元、適應單元、駛出單元及低限指標路段的風險預警，同步強化區間速度管控。

2.2 連續縱坡路段交安設施設置標準

將長大連續縱坡路段交通安全與沿線設施劃分為I、II、Ⅲ、IV 這4 個類別，并分別根據坡前路段、駛入單元、適應單元、駛出單元4段的對行車安全的影響及其安全保障需求，制定山區高速公路長大連續縱坡路段交安設施設置標準，如表1所示。

表1 連續縱坡路段交安設施設置表

2.3 連續縱坡路段交安設施設置方法

2.3.1 坡前上游路段

山區高速公路距坡頂2 km范圍為坡前上游路段，該路段應設置長大下坡路段預告標志，標志內容包括距下坡起點的距離、長大下坡的坡度、坡長等信息。可變信息標志設置在貨車檢查站前適當位置，顯示前方路況交通信息與管控措施。下游設置多個避險車道時，宜對避險車道進行編號，利用可變信息標志，發布前方避險車道占用信息。

結合山區高速公路連續縱坡路段交通事故特征、嚴重程度、車型比例及路域環境，充分論證貨車檢查站設置的必要性。貨車檢查站設置于坡頂前上游2 km范圍內的坡前上游路段，并配套設置預告標志和標線。貨車檢查站出入口應距互通立交、隧道等其他設施大于1 km；貨車檢查站可設置管理用房、停車場、室內或室外休息區、加水點、貨車制動力檢測設施；站內宜通過宣傳欄、宣傳冊，采取圖表、圖片、文字說明等形式，告知駕駛人下游連續長下坡路段的道路狀況、禁止空擋下坡等操作建議。

2.3.2 駛入單元

連續縱坡路段駛入單元采用以下工程技術措施：距坡頂500 m范圍內，設置含有連續長大下坡的坡度、坡長信息的告示或警告標志；距坡頂1.5 km 附近設置貨車低擋下坡告示標志。山區高速公路連續縱坡坡前上游路段及駛入單元交安設施布置見圖2。

圖2 坡前上游路段、駛入單元交安設施布置示意圖

2.3.3 適應單元

連續縱坡路段駛入單元與駛出單元之間的路段為適應單元，該路段交安設施設置方法如下：坡中緩坡視距條件較的位置設置長大下坡剩余長度標志，當連續縱坡超過10 km 時，間隔3～5 km 重復設置長大下坡剩余長度標志，提醒駕駛人謹慎駕駛；坡中緩坡路段設置可變信息標準，實時預告路況、交通信息及前方路段避險車道占用情況等。在檢查站、隧道、急彎陡坡、互通立交等路段之前，設置相應的警告標志、誘導設施和路面減速設施。隧道入口段（3 s行程范圍）、急彎陡坡路段的路面抗滑指標低于“良”等級時，采取相應措施提高路面抗滑性能指標。

長大連續縱坡路段嚴重程度在Ⅲ級或IV級時，且坡長超過15 km時，應結合路段縱坡和平面線形布置，在坡中緩坡位置，結合路側地形條件論證設置貨車停車區。貨車制動安全預警系統設置在貨車停車區（點）前2 km范圍內。

2.3.4 駛出單元

連續縱坡路段駛出單元，也是長大連續縱坡的坡底路段，該路段交通安全設施設施方法如下：在坡底處設置公路連續長大下坡路段結束標志；在隧道、急彎陡坡、互通立交口等路段之前，設置相應警告標志、誘導設施和路面減速設施；隧道入口段（3 s 行程范圍）、急彎陡坡路段的路面抗滑指標低于“良”等級時，采取相應措施提高路面抗滑性能指標[12]。適應單元與駛出單元交安設施布置示意圖如圖3所示。

圖3 適應單元及駛出單元交安設施布置示意圖

3 結論

通過對西南山區某高速公路長大連續縱坡路段開展現場實車試驗，研究了駕駛人于長大連續縱坡路段行車的駕駛狀態隨行駛時間的變化規律，提出了連續縱坡路段交安設施設置方法，結論如下。

（1）定義了山區高速公路連續縱坡路段交安設施設置單元，駕駛人駛入連續縱坡路段前為坡前上游路段，行駛0～360 s之間的行駛距離為駛入單元，360～1 440 s之間的行駛距離為適應單元，1 440～1 740 s 間的行駛距離為駛出單元。

（2）根據制動鼓溫度對山區高速公路長大連續縱坡路段嚴重程度不同，將沿線交安設施設置劃分為I、II、Ⅲ、IV這4類，根據不同單元對行車安全的影響及其安全保障需求，制定了山區高速公路長大連續縱坡路段交安設施設置標準，可供山區高速公路連續縱坡路段交安設施設計參考。