制動(dòng)失效緩沖車道的平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

趙學(xué)同

（河北廣通路橋工程有限公司，河北 邯鄲 056000）

0 引言

制動(dòng)失效緩沖車道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為平面設(shè)計(jì)和斷面設(shè)計(jì)，其中平面設(shè)計(jì)主要是對(duì)于制動(dòng)失效緩沖車道的引道，與主線交角，平面線形，制動(dòng)床寬度和長(zhǎng)度等參數(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是使制動(dòng)失效緩沖車道能夠充分發(fā)揮作用的重要保證。避險(xiǎn)車道平面設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 避險(xiǎn)車道平面圖

1 制動(dòng)失效緩沖車道引道與交角

制動(dòng)失效緩沖車道引道起著連接公路行車道和制動(dòng)床的作用。引道可以給制動(dòng)失效車輛駕駛員提供充分的反應(yīng)時(shí)間和足夠的空間，從而使駕駛員能夠操縱車輛沿著引道安全平穩(wěn)的駛?cè)刖彌_車道，使駕駛員減少因車輛失控帶來(lái)的極度恐慌而失去正常的判定能力。

引道的設(shè)置應(yīng)保證駕駛員在引道的起點(diǎn)就能夠清晰的看到緩沖車道的全部線形，防止駕駛員因恐懼而放棄駛?cè)胫苿?dòng)失效緩沖車道。引道的終點(diǎn)應(yīng)設(shè)計(jì)成方形，使制動(dòng)失效的車輛的前軸兩輪能夠同時(shí)進(jìn)入制動(dòng)失效緩沖車道，避免因?yàn)榍拜S兩輪受力不均而導(dǎo)致車輛側(cè)翻。

制動(dòng)失效緩沖車道制動(dòng)床應(yīng)與公路行車道之間保持足夠的側(cè)向間距，引道的設(shè)置終點(diǎn)宜平行于制動(dòng)失效緩沖車道入口，并且保持一定的距離，以避免車輛進(jìn)入制動(dòng)失效緩沖車道后濺起的沙礫進(jìn)入行車道，影響高速公路上高速行駛的汽車。

相關(guān)的研究和數(shù)據(jù)表明，制動(dòng)失效緩沖車道的引道越長(zhǎng)，提供給駕駛員的空間越多，能更好地控制失控車輛。使其以快速駛?cè)胫苿?dòng)床內(nèi)，避免與護(hù)欄相撞發(fā)生事故。根據(jù)駕駛心理和視覺(jué)反應(yīng)特點(diǎn)，駕駛員在前方看到引道并且做出判斷采取行動(dòng)需要3s，根據(jù)這一反應(yīng)時(shí)間可以計(jì)算出引道的最小設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。例如失控車輛的速度按90km/h計(jì)算，則引道的最小長(zhǎng)度為75m，引道可以設(shè)計(jì)成由窄逐漸變寬的漸變段，入口為3.8～5.5m，末端寬度與制度床寬度相同，兩者平順連接。

為了便于制度失效車輛平穩(wěn)駛?cè)?，制度失效緩沖車道與主線的交角盡量可能的小。如果交角過(guò)大，尤其是位于小半徑曲線處的制度失效緩沖車道，車輛需要偏離主線較大角度，反向轉(zhuǎn)向才能進(jìn)入制度失效緩沖車道，這就增加了駕駛員正在操縱上的難度，特別是在車輛失控的情況下。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)偏移角超過(guò)5°時(shí)駕駛員就不易保持駕駛方向的平穩(wěn)性，因此制動(dòng)緩沖車道與主線的交角以小于5°為宜。

目前我國(guó)大部分制動(dòng)失效緩沖車道的引道設(shè)計(jì)普遍存在引道長(zhǎng)度不能滿足要求，以及制動(dòng)失效緩沖車道與主線的交角過(guò)大的問(wèn)題。某些制動(dòng)失效緩沖車道護(hù)欄上有很多刮擦和沖撞的痕跡，這也說(shuō)明了引道的長(zhǎng)度不足。制動(dòng)失效緩沖車道與主線交角偏大也是導(dǎo)致車輛在護(hù)欄上刮擦和沖撞痕跡的主要原因如圖2所示。

圖2 引道缺陷事故圖

2 平面線形

制動(dòng)失效緩沖車道時(shí)是專為長(zhǎng)大下坡路段的制動(dòng)失效車輛設(shè)計(jì)的。車輛失控后，駕駛員心存恐懼，同時(shí)車輛進(jìn)入緩沖車道后沒(méi)有轉(zhuǎn)彎能力，因此制動(dòng)失效的車輛是不可能適應(yīng)曲線線形的。因此，緩沖車道的平面線形應(yīng)為直線，以減少駕駛員控制車輛的困難，使得制動(dòng)失效車輛駛?cè)胫苿?dòng)床后可以平穩(wěn)減速停車，避免車輛在制動(dòng)床堆積料中人為轉(zhuǎn)彎而發(fā)生側(cè)翻事故。如果地形允許，與公路行車主線平行的制動(dòng)失效緩沖車道還可以使道路用地最小化。

3 制動(dòng)床的寬度設(shè)計(jì)

制動(dòng)失效的緩沖車道制動(dòng)床寬度應(yīng)保證能夠使一輛貨車駛?cè)耄鶕?jù)《道路車輛外廓尺寸，軸荷及質(zhì)量限值》（GB 1589—2004）的規(guī)定，汽車的車寬最大值為2.5m，可以認(rèn)為汽車的制動(dòng)失靈后駕駛員會(huì)很緊張，制動(dòng)失效緩沖車道應(yīng)有足夠的橫向凈空，使駕駛員能夠順利的操縱制動(dòng)失效貨車駛?cè)胫苿?dòng)失效緩沖車道因此，制動(dòng)緩沖車道制動(dòng)床的寬度至少4m才能保證一輛大型車順利駛?cè)?，同時(shí)需要考慮到的情況是將駛?cè)胫苿?dòng)失效緩沖車道的制動(dòng)失效車輛拖出需要一定時(shí)間，而在較短的時(shí)間內(nèi)還是有兩輛或者更多制動(dòng)失效車輛駛?cè)耄ㄈ鐖D3所示），所以制動(dòng)失效緩沖車道制動(dòng)床的寬度越寬越好，建議緩沖車道的制動(dòng)床寬度最小值為8m，由于地形限制可適當(dāng)減小。

圖3 制動(dòng)床缺陷事故圖

制動(dòng)床一般設(shè)計(jì)為等寬，也有不等寬的情況，例如寬度自入口向內(nèi)逐漸增寬，寬度必須滿足均勻過(guò)渡要求，不可形成突變?cè)斐尚熊囌系K。不宜設(shè)計(jì)成入口寬而末端窄的錐形，這是因?yàn)橹苿?dòng)失效貨車在駛?cè)胫苿?dòng)床時(shí)如果制動(dòng)床中一側(cè)距護(hù)欄較近，隨著駛?cè)刖嚯x的增加，制動(dòng)床的寬度變窄，那么車輛在制動(dòng)床中容易與護(hù)欄發(fā)生碰撞。

4 制動(dòng)床長(zhǎng)度

制動(dòng)床的長(zhǎng)度應(yīng)保證制動(dòng)失效車輛在駛?cè)胫苿?dòng)失效緩沖車道后能夠安全快速的停車，制動(dòng)床最小長(zhǎng)度應(yīng)保證失控車輛停車時(shí)所需的最小距離。制動(dòng)床的長(zhǎng)度與車輛的速度，制動(dòng)床的縱向坡度和制動(dòng)床所鋪設(shè)的材料有關(guān)。若制動(dòng)床長(zhǎng)度較短，則車輛有沖撞制動(dòng)床最后處的障礙物或沖出緩沖車道危險(xiǎn)，因此應(yīng)對(duì)制動(dòng)床長(zhǎng)度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

4.1 長(zhǎng)度計(jì)算方法

制動(dòng)失效緩沖車道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)可采用如下公式：

式中：v——車輛的駛?cè)胨俣?，km/h；

i——坡度除以100；

Df——滾動(dòng)阻力系數(shù)（取值差相關(guān)規(guī)范）。

4.2 實(shí)際情況分析

目前國(guó)內(nèi)制動(dòng)失效緩沖車道的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)普遍偏短，這是因?yàn)樵趯?shí)際設(shè)計(jì)中，地形限制和工程造價(jià)的影響。這些都是造成長(zhǎng)度不足的客觀原因。因此在條件允許的情況下，盡量保證制動(dòng)失效緩沖車道制動(dòng)床的長(zhǎng)度要求。如確實(shí)因?yàn)榈匦蜗拗茻o(wú)法提供足夠的長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)在制動(dòng)失效緩沖車道末端設(shè)計(jì)減速消能裝置，減少對(duì)駕駛員造成的傷害。

5 結(jié)語(yǔ)

高速公路中的制動(dòng)失效緩沖車道是保證制動(dòng)失效車輛和駕駛員安全的關(guān)鍵性措施之一，其設(shè)計(jì)要嚴(yán)格參照相關(guān)的規(guī)范執(zhí)行，并且要有明確的標(biāo)志加以說(shuō)明，從而減少制動(dòng)失效車輛的駕駛員恐慌，使制動(dòng)失效緩沖車道能夠充分的發(fā)揮其設(shè)置的作用，減少或者避免車輛和駕駛員的生命財(cái)產(chǎn)損失。

［1］JTC B01—2003，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］張克健.車輛地面力學(xué)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002.

［3］蔣棟.改進(jìn)高等級(jí)公路縱坡設(shè)計(jì)途徑［M］.重慶：重慶交通學(xué)院出版社，1994.