山區(qū)高速公路急彎陡坡路段運(yùn)營安全保障技術(shù)研究

任萬里

（山西省交通科技研發(fā)有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

我國山區(qū)眾多，集中在中西部地區(qū)，呈現(xiàn)地勢(shì)西高東低、地勢(shì)落差大等地形。受此影響，山區(qū)高速公路常常有大量的急彎陡坡路段，短則數(shù)公里，長則連續(xù)數(shù)十公里。山區(qū)通行車輛在這些急彎陡坡路段上容易產(chǎn)生頻繁制動(dòng)導(dǎo)致汽車制動(dòng)溫度過高，產(chǎn)生“熱衰退”現(xiàn)象，同時(shí)，頻繁的急彎路段也會(huì)令駕駛員產(chǎn)生疲倦，造成精神疏忽，汽車制動(dòng)距離增加，制動(dòng)不及時(shí)，從而造成行車安全事故[1]。因此，在山區(qū)中急彎陡坡路段是山區(qū)高速公路中容易誘發(fā)交通事故的路段。鑒于此，重點(diǎn)研究針對(duì)山區(qū)高速公路的急彎陡坡路段運(yùn)營安全保障十分重要，需要發(fā)揮各類型安全保障技術(shù)措施，發(fā)揮安全保障針對(duì)性、有效性和協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)從山區(qū)高速公路急彎陡坡路段特點(diǎn)出發(fā)，保障各道路、功能、沿線環(huán)境、人員、車輛安全，使安全保障措施與整個(gè)公路所處的社會(huì)環(huán)境相輔相成。

1 山區(qū)高速公路急彎陡坡路段事故原因分析

1.1 駕駛員因素分析

在山區(qū)高速公路急彎陡坡路段中，需要駕駛員予以高度的注意力，對(duì)周邊環(huán)境的變化、道路改變、行車環(huán)境等作出及時(shí)判斷。

1.1.1 駕駛員的平衡感

在急彎路段，迂回曲折的山區(qū)道路會(huì)讓駕駛員感到失衡。在行車過程中，駕駛員需要時(shí)刻保持平衡感。當(dāng)車輛處于制動(dòng)、超車、轉(zhuǎn)彎，甚至發(fā)生側(cè)滑等情況下，駕駛員的平衡感能及時(shí)感知并促使機(jī)體產(chǎn)生本能的反應(yīng)，包括改變肢體空間位置、空間姿勢(shì)、運(yùn)動(dòng)感覺等，從而促使駕駛員在急彎陡坡路段能夠平穩(wěn)駕駛。

1.1.2 駕駛員的震動(dòng)感

在陡坡路段，連續(xù)的下坡抖動(dòng)會(huì)讓駕駛員產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)感，通常情況下對(duì)駕駛員機(jī)體沒有影響，但是在連續(xù)的下坡抖動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈震動(dòng)刺激下，駕駛員容易出現(xiàn)頭暈、惡心、嘔吐等不良反應(yīng)，在一定程度上減緩駕駛員對(duì)于周邊環(huán)境的反應(yīng)速度，從而影響行車安全。

1.1.3 駕駛員的疲勞感

在山區(qū)高速公路行駛時(shí)，長時(shí)間單調(diào)的行車環(huán)境會(huì)讓駕駛員產(chǎn)生疲乏感，據(jù)統(tǒng)計(jì)，有高達(dá)72.5%的山區(qū)交通事故都與駕駛員的疲勞感有關(guān)[2]。駕駛員處于長時(shí)間疲勞感下駕駛，極易引發(fā)交通事故。

1.2 車輛因素分析

1.2.1 車輛制動(dòng)失效

在急彎陡坡路段中，車輛會(huì)將落差勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，根據(jù)能量守恒原理可知，陡坡路段中，車輛動(dòng)能會(huì)逐漸增加，這需要駕駛員對(duì)車輛采取長時(shí)間制動(dòng)處理以減緩車速，易導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)過熱從而失效，屆時(shí)超出的部分能量只能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能增量，使汽車車速持續(xù)增加且最終無法控制，從而發(fā)生交通事故。

1.2.2 車輛不規(guī)范行車

在急彎陡坡路段中，常見出現(xiàn)制動(dòng)失效的車輛是超載貨車，車輛超載直接影響車輛輪胎下坡抓地力，同時(shí)結(jié)合急彎、陡坡等地形變化，車輛下坡所需的強(qiáng)制制動(dòng)時(shí)間延長，從而引起制動(dòng)性能衰減，引發(fā)山區(qū)高速公路交通事故。

1.3 公路因素分析

急彎陡坡路段常具有彎道多、轉(zhuǎn)彎半徑小、轉(zhuǎn)彎幅度大、彎道地勢(shì)落差大等特點(diǎn)，這些地形因素影響車輛自身的平衡安全系數(shù)，在連續(xù)急彎過程中容易導(dǎo)致車輛失速、側(cè)翻等情況發(fā)生。

1.4 交通環(huán)境因素分析

交通量越大，車輛常出現(xiàn)跟車間距過小及高速行駛等操作不當(dāng)現(xiàn)象。交通信息的不同，會(huì)在駕駛員分析判斷后產(chǎn)生不同的心理反應(yīng)和決策，從而影響駕駛員行車安全。雨、雪、霧等惡劣天氣不僅對(duì)正常行車安全產(chǎn)生影響，且易在事故發(fā)生后引發(fā)“二次事故”。此外，西部地區(qū)地理位置特殊，泥石流、山體滑坡等嚴(yán)重的自然災(zāi)害突發(fā)事件時(shí)有發(fā)生，從而導(dǎo)致橋隧坍塌、路面堵塞等，影響公路的正常運(yùn)營。

2 急彎陡坡路段安全保障技術(shù)

2.1 駕駛員安全保障

在山區(qū)高速公路急彎陡坡路段可以設(shè)置視覺減速標(biāo)線、彩色路面鋪裝材料，在即將進(jìn)入急彎陡坡路段設(shè)置導(dǎo)向箭頭和路面文字標(biāo)記，增強(qiáng)駕駛員的注意力，從視覺上、心理暗示上控制車速，主動(dòng)降低車速。

2.2 車輛安全保障

在針對(duì)貨運(yùn)汽車在山區(qū)高速公路急彎陡坡路段運(yùn)營時(shí)，采取車輛輔助制動(dòng)措施能夠有效保障行車安全。常見的重型車輛上會(huì)安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)低排擋制動(dòng)、排氣制動(dòng)和淋水制動(dòng)3種主要形式的輔助制動(dòng)裝置。在高速公路上，由于車速的限制，低排擋制動(dòng)容易造成車輛磨損，因此駕駛員較少采取這一輔助制動(dòng)措施，應(yīng)用較多的是采用淋水制動(dòng)。在陡坡路段，長時(shí)間的制動(dòng)會(huì)讓車輛制動(dòng)裝置發(fā)熱，降低車輛制動(dòng)性能，因此在行駛過程中，利用車輛水箱對(duì)制動(dòng)裝置進(jìn)行持續(xù)淋水降溫，從而保持制動(dòng)裝置維持效能。通過有效的輔助制動(dòng)裝置能夠在急彎陡坡路段維持車輛制動(dòng)性能。

2.3 公路安全保障

2.3.1 設(shè)置避險(xiǎn)車道和避險(xiǎn)坡

避險(xiǎn)車道或避險(xiǎn)坡的設(shè)計(jì)適用于制動(dòng)完全失效或脫離駕駛員控制的失控車輛，避險(xiǎn)車道設(shè)置制動(dòng)床沙礫、土坡等，促使失控車輛在通過外界摩擦力的作用下實(shí)現(xiàn)減速。避險(xiǎn)車道需要設(shè)置較長的引道，這是因?yàn)樵谥骶€與避險(xiǎn)車道之間形成一定的偏移量，避免制動(dòng)床上的沙礫等材料飛濺回主線影響主線正常行駛車輛，同時(shí)引道可使駕駛員在通過其過程中能有更多的空間和時(shí)間來看清前方避險(xiǎn)車道全貌，從而為進(jìn)入避險(xiǎn)車道調(diào)整好方向，做好充足準(zhǔn)備。

特別在山區(qū)高速公路急彎陡坡路段，應(yīng)保障駕駛員有充分的準(zhǔn)備時(shí)間駛?cè)氡茈U(xiǎn)車道。根據(jù)國標(biāo)要求，高速公路上的避險(xiǎn)車道應(yīng)保障高速失控車輛有至少不少于350 m的引道和3～4 s的反應(yīng)行程，讓駕駛員提前做好準(zhǔn)備[3]。同時(shí)，避險(xiǎn)車道前50 m、100 m、200 m應(yīng)設(shè)置明顯的標(biāo)志牌，以確保駕駛員具有良好的預(yù)判和實(shí)現(xiàn)能力，從而將避險(xiǎn)車道的功能作用完整發(fā)揮。

2.3.2 強(qiáng)制減速措施

針對(duì)急彎陡坡路段可以設(shè)置減速下坡車道。減速下坡車道是在道路允許條件下正常行車車道同側(cè)設(shè)置帶有物理控制車速的車道，該車道設(shè)置道路縱坡，采用漸變?cè)O(shè)置，防止正常車輛跑偏進(jìn)入。在減速下坡車道末端設(shè)置緩沖土堆或沙礫，控制失控車輛車速。減速下坡車道相較于避險(xiǎn)車道最大的優(yōu)勢(shì)在于車輛減速后或駕駛員重新控制車輛后可以自行駛出，無需特殊的救援設(shè)施。

另外，還可以設(shè)置失控車輛專用減速帶。當(dāng)失控車輛行經(jīng)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)提供車輛輪胎額外的物理阻力，系數(shù)大于0.1以上，使得車輛行經(jīng)多個(gè)減速帶后能夠被動(dòng)減速。專用減速帶可以采用木材、橡膠、沙礫、鋼板等結(jié)構(gòu)，實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)，以橡膠為主要材料的減速帶能夠?qū)崿F(xiàn)最大的阻力系數(shù)，同時(shí)對(duì)于劇烈碰撞提供緩震，減緩駕駛員的不適感，給予車乘人員及車輛較好的安全保障[4]。

2.3.3 選擇適合的防護(hù)護(hù)欄

護(hù)欄按橫向設(shè)置位置可分為路側(cè)護(hù)欄和中央分隔帶護(hù)欄兩類。按碰撞后護(hù)欄的變形程度可分為剛性護(hù)欄、半剛性護(hù)欄和柔性護(hù)欄3類。按照防撞等級(jí)，路側(cè)護(hù)欄又可分為B、A、SB、SA、SS五級(jí)[5]。在選擇護(hù)欄型式時(shí)，可根據(jù)山區(qū)高速公路地形情況對(duì)剛性護(hù)欄、半剛性護(hù)欄、柔性護(hù)欄等進(jìn)行合理選擇。

此外，針對(duì)適合山區(qū)高速公路護(hù)欄的形式，還有專門研制的消減沖擊力的減速護(hù)欄和預(yù)應(yīng)力索式防撞活動(dòng)護(hù)欄。減速護(hù)欄以混凝土護(hù)欄為主，采取柔性護(hù)欄的形式，在迎接沖擊面采用波浪型的構(gòu)造，在急彎彎道中，車輛側(cè)面與護(hù)欄碰撞時(shí)，能夠通過波浪型的護(hù)欄結(jié)構(gòu)將沖擊力分散到護(hù)欄柱體，從而降低對(duì)駕駛員的反向沖擊力。預(yù)應(yīng)力索式防撞活動(dòng)護(hù)欄的框架結(jié)構(gòu)與預(yù)應(yīng)力鋼索形成協(xié)同作用，能夠在車輛碰撞護(hù)欄的時(shí)候產(chǎn)生向前的導(dǎo)向力，降低車輛的直接撞擊面積，從而有效避免二次事故的發(fā)生，對(duì)車輛和駕駛員都具有一定的保護(hù)作用。

2.3.4 基于互聯(lián)網(wǎng)的安全保障技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐步深入，針對(duì)山區(qū)高速公路上的無人監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)逐步發(fā)展，不少依托于互聯(lián)網(wǎng)的安全保障技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在山區(qū)急彎陡坡路段，采用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)道路的監(jiān)測(cè)。配合道路攝像頭等圖像采集設(shè)備，將急彎陡坡路段的視頻、音頻等采集，并與高速公路管理中心建立無線通信聯(lián)系，利于管理部門配合現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)燈、信號(hào)發(fā)布設(shè)施等多急彎陡坡路段現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)控。

此外，由于人員監(jiān)測(cè)力度不足等問題，山區(qū)路燈損壞率較高。在針對(duì)急彎陡坡路段路燈等照明設(shè)施供電更為困難，故在山區(qū)急彎陡坡路段可選擇中壓供電、就近引入外電源供電、太陽能供電和風(fēng)能供電等方案。通過聯(lián)合無線通信網(wǎng)絡(luò)，配合道路管理部門對(duì)路燈進(jìn)行可控式監(jiān)測(cè)，遠(yuǎn)程控制路燈開關(guān)，監(jiān)測(cè)路燈損壞情況，及時(shí)做好道路復(fù)明工作。

2.4 環(huán)境安全保障

山區(qū)高速公路由于普遍海拔較高、氣溫較低，因此山區(qū)急彎陡坡路段也是團(tuán)霧易發(fā)、路面易結(jié)冰路段，可采用近年來新興的霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)或路面結(jié)冰預(yù)警處置系統(tǒng)。霧區(qū)引導(dǎo)防撞系統(tǒng)由智能發(fā)光誘導(dǎo)設(shè)施、能見度觀測(cè)儀、數(shù)據(jù)預(yù)處理器等設(shè)備組成[6]，智能發(fā)光誘導(dǎo)設(shè)施以一定間距連續(xù)安裝，能見度觀測(cè)儀可采集路段實(shí)時(shí)能見度數(shù)據(jù)，團(tuán)霧發(fā)生時(shí)可自動(dòng)控制智能發(fā)光誘導(dǎo)設(shè)施開啟同步閃爍以顯示道路輪廓并進(jìn)行行車誘導(dǎo)；路面結(jié)冰預(yù)警處置系統(tǒng)由環(huán)境信息采集系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)、結(jié)冰處置系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路面（橋面）的真實(shí)狀況，通過智能傳感器，精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)路面水膜厚度、冰點(diǎn)等情況，通過結(jié)冰處置系統(tǒng)噴灑融雪劑全面消除暗冰。

3 結(jié)語

山區(qū)高速公路安全非常重要，在面對(duì)急彎陡坡路段，更要提高安全保障措施，提高車輛行駛的安全性。只有合理運(yùn)用道路運(yùn)營安全保障技術(shù)，才能解決山區(qū)高速公路急彎陡坡路段存在的安全隱患問題，以改善和提升道路運(yùn)營安全服務(wù)水平和綜合運(yùn)輸效率，降低事故發(fā)生幾率。