專家呼吁：山區(qū)高速縱坡不應“無限趨緩”
——從兩本規(guī)范的指標差異解讀高速公路平均縱坡指標來源

文/圖 中交第一公路勘察設計研究院 郭騰峰

鑒于大型貨車失控事故呈多發(fā)趨勢后引發(fā)的安全問題，國內(nèi)一些典型山區(qū)高速公路項目在設計中出現(xiàn)了縱坡設計“無限趨緩”的現(xiàn)象。本文在對比分析兩本規(guī)范研究差異的基礎上，對我國相關規(guī)范中有關高速公路平均縱坡指標進行解讀，對各地相關咨詢問題進行回復討論，并呼吁及時扭轉山區(qū)高速公路縱坡設計的不當導向。

在我國新版《公路工程技術標準》（JTG B01-2014）（以下簡稱《標準》）和《公路路線設計規(guī)范》(JTG D20—2017)（以下簡稱《規(guī)范》）發(fā)布實施之后，編訂組陸續(xù)收到一些關于高速公路平均縱坡指標的咨詢問題。這些咨詢問題主要集中在與早期曾研究編制《公路路線設計細則》（總校稿）（以下簡稱《路線細則》）的對比、差異方面。編訂組了解到，一些業(yè)內(nèi)人士對高速公路平均縱坡指標的既有認識多來源于《路線細則》。

兩本規(guī)范的指標來源與對比

《路線細則》平均縱坡指標的來源

2004年，交通運輸部向中交第一公路勘察設計研究院（以下簡稱“中交一公院”）下達了《公路路線設計細則》的編制任務。隨后，中交一公院根據(jù)編寫任務和我國工程設計實際需要，立項組織開展了《山區(qū)高速公路平均縱坡研究》的專題研究。

2007年，《路線細則》基于該專題研究成果，提出了針對山區(qū)高速公路的平均縱坡界定指標。但隨后由于《標準》《規(guī)范》開始修訂，《路線細則》發(fā)布工作被迫中止?？墒?，《路線細則》的電子版本當時已經(jīng)在很多設計單位中流傳，甚至《路線細則》中提出的平均縱坡指標已被一些實際項目作為參考。

《規(guī)范》平均縱坡指標的來源

2010年，《標準》《規(guī)范》修訂任務啟動之時，正值我國山區(qū)高速公路的大規(guī)模發(fā)展期。當時，因為大型貨車在通行少數(shù)山區(qū)高速公路路段時，失控事故呈多發(fā)態(tài)勢，這引發(fā)了行業(yè)內(nèi)外對高速公路縱坡設計與安全性的一致關注。為此，中交一公院于2011年配套啟動了《高速公路縱坡設計方法與指標研究》的課題研究。

經(jīng)過約2年時間的調(diào)查、實驗和研究，2013年，課題組向《標準》修訂組提交了研究成果，并提出高速公路平均縱坡與坡長指標建議。但經(jīng)過慎重考慮，《標準》修訂組決定，課題組的研究成果暫不納入新版《標準》；2017年，研究成果經(jīng)反復審查、論證，最終隨新版《規(guī)范》正式發(fā)布。

平均縱坡與坡長指標對比

《路線細則》第9章給出了山區(qū)高速公路連續(xù)下坡的平均縱坡指標，即“連續(xù)長、陡下坡路段的各平均縱坡坡度對應的長度宜小于表9.2.9的一般值”。

表9.2.9 平均縱坡度與路線長度建議值

而在《規(guī)范》第8章第3節(jié)“坡長”中，推薦高速公路，一級公路連續(xù)長、陡下坡路段的平均坡度與坡長不宜超過表8.3.5的規(guī)定。

表8.3.5 連續(xù)長、陡下坡的平均坡度與連續(xù)坡長

對比可見，在兩者平均坡度相同時，《規(guī)范》給出的坡長限制數(shù)值是《路線細則》的兩倍多；而在兩者坡長相同時，《規(guī)范》給出的平均坡度遠大于《路線細則》中的數(shù)值。

兩本規(guī)范的主要差異

研究的時間與對象

《路線細則》配套專題研究早于《規(guī)范》，研究周期大致是在2004至2007年之間。根據(jù)對當時公路貨運車型的調(diào)查，《路線細則》配套專題選擇了滿載總質(zhì)量為20.9噸，功率重量比為每噸7.42千瓦的大型載重車作為貨運代表車型。

20噸載重汽車車型示意圖

2004年濟青高速公路濟南收費站車輛統(tǒng)計分布圖。從此圖中，可以看出我國高速公路上各類貨車車型的分布情況，當時，車貨總質(zhì)量為25至50噸的六類貨車僅占5.3%。

《標準》《規(guī)范》二者的配套課題研究時間約晚于《路線細則》8年，研究周期大致是在2012至2014年間。該課題研究同樣基于對我國高速公路當時的實際貨運車型的統(tǒng)計、調(diào)查和分析，選擇了滿載總質(zhì)量49噸、功率重量比為每噸5.2千瓦的“五軸、六軸鉸接列車”作為高速公路貨運代表車型。

49噸鉸接列車車型示意圖

《規(guī)范》課題研究為什么選擇鉸接列車作為貨車的代表車型呢？甚至無需專門說明。該類六軸半掛式鉸接列車（半掛列車）的占比情況由圖1可知。

另有數(shù)據(jù)顯示，六軸半掛式鉸接列車（半掛列車）占到2013年及之后各年全國高速公路貨車組成的41%以上，且全國高速公路貨運總量的80%都由該類車型完成。

研究的安全工況條件（下坡制動方式）

盡管《路線細則》配套專題研究還同時研究了“發(fā)動機制動方式”下的平均縱坡指標，但最終《路線細則》推薦采用的是“無輔助制動方式”下的平均縱坡指標。

圖1.2013年全國高速公路貨車軸型分布圖

而《標準》《規(guī)范》的配套課題研究，則結合我國當時的代表車型（鉸接列車）的制動系統(tǒng)裝備條件，同時對“發(fā)動機制動”“無輔助制動”“發(fā)動機排氣制動”等多種制動方式進行了調(diào)查和實驗研究，并提出對應不同制動方式下的縱坡指標?！兑?guī)范》最終推薦采用的是“發(fā)動機制動方式”下的平均縱坡指標。

必須說明，對重型貨車而言，“無輔助制動方式”是指在連續(xù)下坡的過程中，駕駛員主要依靠行車制動器（踩剎車板）進行制動，即通常所說的“空擋滑行”方式。雖然在實際駕駛中，有駕駛員冒險采用“空擋滑行”下坡，但這種方式是被明令禁止的違法操作行為，不符合該類貨車駕駛要求。

兩本規(guī)范的對比結論與影響

平均縱坡指標不具可比性

受研究時間（年代）、車型發(fā)展變化等客觀原因的制約，《路線細則》與《規(guī)范》配套課題的研究對象完全不同，而且與《規(guī)范》推薦采用的安全工況條件（貨車下坡制動方式）更是截然不同，進而導致兩本規(guī)范給出的平均縱坡指標數(shù)據(jù)根本不具有可比性。由此可見，《路線細則》的專題研究結論已經(jīng)完全不適用于當前的貨運車型和交通組成條件。

連續(xù)縱坡安全問題的實質(zhì)

根據(jù)貨車制動原理，公路連續(xù)縱坡安全問題的實質(zhì)不僅在于縱坡坡度的“陡”，還在于縱坡長度的“長”。對于山區(qū)高速公路項目而言，如需克服相對固定高差的影響，無論選擇采用“短而陡”的縱坡還是“長而緩”的縱坡，對于貨車制動安全性的影響是大致相同的。因為，貨車連續(xù)下坡制動本身就是將“重力勢能轉化為機械能和熱能的過程”。

結語

一段時間以來，鑒于貨車失控事故引發(fā)的安全問題，我國一些典型山區(qū)高速公路新建或改擴建項目在高速縱坡設計上均出現(xiàn)了“無限趨緩”現(xiàn)象，甚至有山區(qū)高速公路項目竟然在數(shù)十公里建設上，均按縱坡不大于2%控制設計。據(jù)測算，若將平均縱坡從4%降低到2%，高速公路建設里程將會增加一倍以上，此外還會導致橋梁、隧道等大型構筑物的數(shù)量、長度大幅增長。

眾所周知，高速公路建設投資金額巨大，工程影響深遠。而縱坡指標無疑是影響整個高速公路建設方案、規(guī)模造價，乃至長期運營與安全養(yǎng)護的關鍵性技術問題。筆者在此呼吁：各地在山區(qū)高速公路建設中，應充分理解、準確應用我國現(xiàn)行公路標準、規(guī)范所載明的指標體系，及時扭轉山區(qū)高速公路縱坡設計“無限趨緩”的現(xiàn)象，以避免造成巨大資源和投資浪費。