高速公路长大下坡段的交通安全与道路线形改善研究

高速公路长大下坡段的交通安全与道路线形改善研究

发表时间：2018-07-24T11:14:27.460Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第7期作者：许富强石澍

[导读] 近年来，随着我国高速公路建设从东部沿海向中西部延伸，由平原丘陵地区向山岭重丘区延伸

许富强石澍

中国公路工程咨询集团有限公司路桥设计研究院分公司湖北武汉 430023

摘要：近年来，随着我国高速公路建设从东部沿海向中西部延伸，由平原丘陵地区向山岭重丘区延伸，一些新建高速公路的长大下坡段重大交通事故频发，在设计上应引起重视。首先介绍长大纵坡的界定和特点，然后分析道路线形与交通安全的关系，最后结合长大下坡段车辆制动的机理，从纵坡组合、平纵组合、两组长大纵坡的组合等方面探讨高速公路长大纵坡路段的线形改善。

关键词：高速公路；长大纵坡；交通安全；线形改

引言

相对平原和丘陵地区，山岭重丘区的地形、地质等条件复杂，影响路线的因素众多，难免存在长大下坡路段。其平曲线半径小、陡坡长、纵度大和视距差，致使长大下坡段成为多发事故路段。

我国现行规范虽然对高速公路的最大坡长和最大纵坡做了规定，但未对高速公路长大下坡路段的平面和纵面指标做出定量规定。而且，国内关于公路纵面设计指标选取，较多考虑车辆上坡动力性能，较少考虑车辆下坡制动性能，因此是不全面的。

对于经验不丰富，沿用传统设计理念方法的山区高速公路建设而言，高速公路长大下坡的遗憾工程比比皆是。因此，从道路线形方面讨论高速公路长大下坡路段的交通安全是必要的。

1 长大下坡的界定和特点分析

1.1长大纵坡的界定

长大下坡路段一般指由于道路线形上连续的弯道和长陡下坡，使车辆的制动器超长负荷，导致制动器过热而出现制动失效，易引发车辆失控，导致交通事故的路段。

目前，各国对长大下坡路段尚未做出定量规定，仅对最大纵坡和最大坡长作出规定，不同国家有不同的技术要求。我国仅在尚未正式发布的《公路路线设计细则》中提到。

1）我国公路设计标准

5）各国比较分析

由于国外公路上小客车比例较高、载重车辆动力及制动性能好，其对最大纵坡的规定比国内标准稍大，且可根据地形特征较灵活采

用。在相同设计速度与纵坡条件下，日本的临界坡长比我国短100~200m。美国的临界坡长也比我国略短。我国规范在规定最大纵坡和最大坡长时，更多的考虑了我国大型货车在运输行业中比例大和载重汽车性能较差等，最大纵坡较国外稍小，从经济上考虑，最大坡长较国外稍长。

1.2长大纵坡的特点 1）道路方面。由于地形限制，设计人员可能做出“合规但不合理”的纵断面。尽管平纵面指标符合现行规范，但指标频繁切换和使用极限值使得长大下坡路段上事故的机率增大。 2）驾驶员方面。在长大下坡路段，驾驶者心理状况会不自觉的变化，易犯困，不易集中注意力。且易对道路情况判断失误，引发错误操作，事故的机率增大。 3）车辆方面。在长大下坡路段，车辆下行速度会较明显加快。当速度超过驾驶者心里预测安全速度时，就会连续采取制动阻止车速快速增加，却导致制动器温度过快升高，降低了制动的有效性。 4）事故方面。长大下坡路段多是多发事故路段，一旦引发事故，后果往往较严重。

2 道路线形与交通安全关系分析

道路线形是否合理是确保高速公路长大下坡路段交通安全的关键因素。线形不仅会使车辆行驶速度和制动性能产生变化，而且会使驾驶者的视觉和心理产生变化。任何不良的线形指标或线形组合，均可能会造成驾驶者错误的视觉判断或不良的心理反应，都可能引发交通安全事故。

2.1平面线性与交通安全的关系 1）直线。1直线段缺少变化，约3分钟驾驶者就会感到单调，注意力不集中。2长直线路段也易引起车辆超速行驶。3同向平曲线间的直线长度较短，易致驾驶者将同向曲线错看成反向弯曲，诱发驾驶失误。反向平曲线间的直线较多则不利于反向变化的平稳过渡。4直线长度与交通事故发生率近似正相关。直线长度大于某一数值时，事故率会快速增大。 2）平曲线。1曲率也与事故率近似正相关，曲率越大车辆越难操控，事故率曾高。2平曲线转角与事故率近乎抛物线相关，随着转角增大事故率先逐渐降低，当转角继续增大时事故率又会逐渐上升。3平曲线半径与事故率更是密切相关。随着曲线半径增大事故率会降低。当半径大于某值时，事故率会较小且趋于稳定。当半径小于某值时，随着半径的减小，事故率会急剧增加。

2.2纵面线性与交通安全的关系 1）纵坡坡度。1纵坡坡度较大时，事故率会增大明显。随着纵坡增大，驾驶者心理会不自觉的紧张，因引发操作不当。2比起坡度，视觉对坡度差更为敏感。当前一坡段的长度较长且相邻坡段坡差较大时，驾驶者易将前方的缓坡视为上坡，反而加速行驶。纵坡越大、坡长越长则影响越大。 2）竖曲线。1竖曲线影响驾驶者视野范围。小半径竖曲线使驾驶者视距变短且视野变小，易引发心理紧张，增大操作失误的机率。2凸曲线路段的事故率较非曲线路段大，半径越小影响越明显。3竖曲线的频繁切换会影响行车视距。凸曲线路段上，对视距的影响更明显。

2.3平纵组合与交通安全的关系

交通安全受平、纵面线形和平纵线形组合的影响。其中平纵线形组合的协调性有为关键。平纵线形组合的目的是为了发挥各自优点，而组合不当反会加剧二者缺点。平纵线形组合既需满足车辆动力和制动要求，也需充分考虑驾驶者视觉和心理舒适，避免产生线形扭曲、错觉和心理不良反应。

3 长大纵坡路段道路线形改善研究

改善长大下坡路段的交通安全状况，优化道路线形应是最有效的办法。国内外针对长大下坡路段纵坡指标的研究大都考虑了车辆制动器温度对制动性能的影响，将其作为影响车辆下坡安全性的重要因素。因此，改善道路线形应以车辆在长大下坡路段行驶时的制动性能为主要依据。另外，长大下坡路段的重大事故中约60%是大型车辆，重载车辆在长大下坡路段上行驶比其他路段危险的多。因此，在改善长大纵坡路段道路线形时，应尤其注重大型车辆的制动性能。本文研究以道路线形的定性改善为主。

3.1长大下坡段车辆制动的机理分析

货车在下坡过程中，当速度开始超过安全下坡控制速度时，驾驶者会不断地采取制动阻止货车速度增加。连续不断的使用制动系统就会导致其温度升高，引发轮毂变形、膨胀，远离制动衬片。致使制动衬片和轮毂间的接触面积减少，降低了制动的有效性。如果车辆的有效制动力不足以控制车速到达坡底，或让车完全停下，那么失控事件就会发生。

因此，减缓货车失控最基本的原理就是要采取措施让制动系统的温度及时有效的下降或不致急剧上升，或者让车辆制动系统温度尽量不越过临界温度，且不使得车辆运行速度过快。

3.2线形改善建议

根据我国现行规范，结合长大下坡车辆制动的机理，较多考虑大货车从坡顶至坡底的过程中，车速会越来越快，车辆制动性能却越来越差，驾驶者对其他车辆的车速判断也容易出错。笔者建议在长大下坡段路线设计时，从坡顶至坡脚，圆曲线的半径宜逐渐增大，纵坡坡度逐渐减小，坡长逐渐减短，缓坡段逐渐增长。具体线形改善建议如下。1）纵坡组合

（1）避免前后坡段的坡差过大，不宜采用陡坡与小缓坡的组合。小缓坡易误导驾驶者放松警惕反而加快车速，致使再次进入陡坡段时未能及时察觉。

（2）下坡的长直线路段，为避免驾驶者将下坡视为上坡的错觉，相邻纵坡段的纵坡差宜小于1.5%。

（3）采取陡坡坡长时，宜较临界坡长适当短100~200m。根据前文长大纵坡的界定，我国设置的临界纵坡长度较多数国家长100~200m。

（4）陡坡段宜采用大的凹凸曲线半径。小半径竖曲线使驾驶者视距变短且视野变小，易引发心理紧张，增大操作失误的机率。

（5）若有条件，在长大下坡路段的紧前一个坡段，通过多挖方等工程措施，制造反坡路段，使得车辆在进入长大下坡段时，车速能够得到一定下降。2）平纵组合