公路連續(xù)長大下坡安全措施方案

1、7/7公路連續(xù)長大下坡交通安全保障措施倩珩學號0901310105摘要：在對山區(qū)高速公路連續(xù)下坡路段交通組成、交通事故數(shù)據(jù)和道路幾何線形指標進行分析的基礎(chǔ)上,確定了山區(qū)高速公路連續(xù)下坡路段的典型車型,應(yīng)用世界道路協(xié)會(PIARC)的溫升模型對連續(xù)下坡路段的長度進行了界定,分析了道路幾何線形指標對連續(xù)下坡路段交通安全性和駕駛員心生理的影響,并對連續(xù)下坡路段的安全保障措施進行了總結(jié)和分析。關(guān)鍵字：高速公路連續(xù)下坡交通安全保障坡長坡度山區(qū)高速公路由于地形、地貌、地質(zhì)條件等因素的限制，在一些特殊困難路段不得不采用連續(xù)長下坡。從目前已建成的高速公路運營情況來看，連續(xù)長坡對公路的設(shè)計通行能力、服務(wù)水平都有

2、很大影響，特別是對行車安全存在巨大的隱患。據(jù)相關(guān)資料表明，近年來高速公路交通事故死亡人數(shù)大幅攀升，遠高于普通公路的交通事故死亡人數(shù)。連續(xù)長下坡路段往往是重大、特大惡性交通事故的多發(fā)段。因此，設(shè)計人員應(yīng)準確把握山區(qū)高速公路的特點、難點，合理掌握技術(shù)標準，靈活設(shè)計、創(chuàng)作設(shè)計，使公路設(shè)計融入自然環(huán)境，這不僅關(guān)系到公路的使用功能、服務(wù)水平與行車安全性，也充分展示高速公路建設(shè)“以人為本”的新理念。1 山區(qū)高速公路交通安全現(xiàn)狀1.1 山區(qū)公路長大下坡路段交通事故公路交通安全狀況與其所處的地理條件有很大的關(guān)系。2002年公安部統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，山區(qū)公路事故死亡人數(shù)達到每100次事故24人死亡，遠遠高于丘陵區(qū)的1

3、7.5人事故和平原區(qū)的12.3人事故。從我國2002年萬車死亡率數(shù)據(jù)來看，排名前幾位的依次是，均為山區(qū)地形所占比例較高的西部省份。公安部在通報2005年全國道路交通事故統(tǒng)計分析時指出，在全年47起特大交通事故中，有21起為墜車事故，多發(fā)生在西部多山地區(qū)，占總數(shù)的44.6%。根據(jù)，等多山區(qū)省份公路事故現(xiàn)場分析與事故受損車輛檢測結(jié)果，得出山區(qū)交通事故的幾個顯著特點：（1）從交通事故的形態(tài)來看，碰撞事故多，50%以上為碰撞事故，且多為高速碰撞事故，這主要是由于事故車輛發(fā)生違章超車，超速行駛，制動不良等危險狀況。（2）在全部事故中，重特大惡性事故多，山嶺區(qū)高速公路的重特大事故所占比例接近50%。（3）

4、事故造成的后果十分嚴重1.2 山區(qū)公路長大下坡路段交通安全現(xiàn)狀與坡長坡度分析山區(qū)公路長大下坡路段交通安全是近年來研究的熱點，但目前相關(guān)規(guī)和指南對長大下坡缺乏明確的定義，原因在于同載重和速度情況下，不同平均縱坡對應(yīng)的安全坡長并不一樣。目前關(guān)于長大下坡的定義比較系統(tǒng)的表述如下：（1）平均縱坡3%時，連續(xù)下坡坡長大于5km;平均縱坡4%時，連續(xù)下坡坡長大于4km；平均縱坡5%時，連續(xù)下坡坡長大于3km，即為長達下坡路段，需對其安全性進行和評價，并考慮增設(shè)相應(yīng)的安全設(shè)施。（2）平均縱坡大于3%時，若連續(xù)下坡路段預設(shè)剎車溫度超過260攝氏度，即為長大下坡路段，需對其安全性進行評價，并考慮增設(shè)相應(yīng)的安全設(shè)

5、施。車輛在連續(xù)長大縱坡路段上行駛，因為長時間使用行車制動，使得制動器溫度急劇上升，制動設(shè)衰退現(xiàn)象突出，嚴重時車輛制動能力完全喪失，以致特大事故經(jīng)常發(fā)生。2 國外現(xiàn)狀研究2.1 國山區(qū)公路長大下坡路段交通安全現(xiàn)狀連續(xù)長大縱坡路段也常常成為事故多發(fā)路段。這些長大縱坡路段因為事故多發(fā)，常被人民群眾稱為“死亡坡”，“食人坡”。以省潢倒公路長大下坡為例，該路段從2003年9月建成通車到2006年9月，不到兩年半時間里，共發(fā)生交通事故354起，死亡40人，傷363人，直接經(jīng)濟損失281.384萬元，其中在突出的14公里連續(xù)長大下坡路段集中了其部分的事故。而在K70-K78長大下坡路段，由于車速過快，剎車失

6、靈而導致交通事故就占70%以上。雖然省高管局已經(jīng)采取了設(shè)置避險車道等措施，但由于缺乏進一步的理論指導，難以科學的采取安全改善措施，因此交通安全形勢仍不容樂觀。連續(xù)長大縱坡路段嚴峻的交通安全形勢引起了政府相關(guān)部門和社會各界的嚴重關(guān)注。為了預防和減少道路交通安全事故，按照國務(wù)院的統(tǒng)一部署，2004年初，公安部和國家安全監(jiān)督管理局研究確定了兩部局督辦治理的全國29處危險路段。在這29處危險路段中，屬于連續(xù)長大下坡路段的事故多發(fā)路段就有13處。由此可見，相比與公路的平均事故水平，連續(xù)長大下坡段重大交通事故的發(fā)生率較高，所面臨的交通安全形勢也更加嚴峻。在山區(qū)建設(shè)高等級公路，由于地形和經(jīng)濟條件的限制，連續(xù)

7、長達下坡路段幾乎不可避免，隨著西部地區(qū)公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，連續(xù)長大縱坡路段的交通安全問題將會越來越突出。2.2 國外山區(qū)公路長大下坡路段交通安全現(xiàn)狀對于長大下坡路段的標志標線系統(tǒng)國外有較多的研究。在經(jīng)濟比較發(fā)達的歐洲，美國，日本等國家，公路交通標志比較完善，交通標志不僅僅是為了給駕駛?cè)藛T提供必要的道路交通信息，更能體現(xiàn)“以人為本，以車為本”的理念。但各國在交通標志的設(shè)置上又有所差別。曾有人說德國的交通標志是給外國人看的，美國的交通標志是給當?shù)厝丝吹模袊慕煌酥臼墙o警察看的。說明了德國的交通標志形象生動，容易理解的特點。美國的交通標志地域性表較強，有時各州的標志都不一樣，而且標志普遍

8、采用文字，不懂英文的人恐怕難以理解。而中國的交通有時連專業(yè)人員都搞不清楚。由于在縱坡上行車的特點以與縱坡路段上易發(fā)生交通事故的特點，各國在縱坡的交通標志設(shè)置上做了大量大研究，其中在警告標志上顯示坡度就是一個重要特點。聯(lián)合國推薦的道路交通標志就要求明確注明陡坡的坡度，有些地方還注明了下坡起點的位置等，這樣駕駛?cè)四軌蚋鶕?jù)普告標志提供的信息采取一定的安全措施，盡可能預防事故發(fā)生。減速設(shè)施在美國，日本和歐洲已經(jīng)是一項成熟的技術(shù)，得到了廣泛應(yīng)用，北美國家對于山區(qū)長下坡路段，在施工時就用專門的機械設(shè)備碾壓出橫向的凹槽，作為一種強制減速設(shè)施。發(fā)達國家對避險車道的研究開展較早，美國開戰(zhàn)避險車道的研究已經(jīng)有30

9、多年的歷史。在20世紀70年代，人們發(fā)現(xiàn)失控車輛經(jīng)常沖出道路，停在路邊廢料堆上，或沖到山上用于滾木的舊路上，由此道路工程設(shè)計人員受到啟發(fā)，第一條避險車道在美國加利福尼亞州誕生了。到1990年，據(jù)統(tǒng)計美國有27個州修建了避險車道，數(shù)量達170條，美國通過大量的研究，已經(jīng)初步形成了有關(guān)避險車道的理論和設(shè)計方法，來求得經(jīng)濟有效的設(shè)計方案。3 基于信息處理的交通安全保障設(shè)施設(shè)計思想3.1 駕駛員的信息處理過程人的駕駛行為是一個與駕駛期望有關(guān)的連續(xù)的信息處理過程，在不同的道路交通條件下，駕駛員所投入的注意力不同，處理相關(guān)道路交通信息量也不同，而駕駛員處理的信息量會直接影響其駕駛行為。基于這一原理考慮，通

10、過測試駕駛員信息處理的強度評價道路交通安全性是可行的，即道路安全性條件較差，駕駛員需要投入更多的注意力去處理相關(guān)交通信息，以保障行車安全?；隈{駛員在交通事故發(fā)生過程中的核心地位，在交通安全設(shè)施的設(shè)計中應(yīng)重視駕駛行為，通過充分的信息影響駕駛員駕駛行為降低交通事故發(fā)生概率。駕駛員認識周圍環(huán)境是從最簡單的心理活動-感覺開始。感覺是客觀事物的個別屬性作用與人的感官在頭腦中的反映。由于感覺是客觀世界的主觀映像，因此產(chǎn)生感覺必須具備兩個條件：一是客觀世界的刺激事物，并且要有足夠的強度，能為主體所接受；而是主觀的感覺能力。顯然，為了能更好的感知交通信息，保證行車安全，就必須提高對各種信息的感受性，分析駕駛

11、員駕駛過程中感覺系統(tǒng)的信息傳遞過程，成為糾正駕駛員駕駛行為的有效途徑。駕駛員與道路，車輛，環(huán)境在相互作用的過程中，最本質(zhì)的聯(lián)系是信息交換。從人機工程學信號處理理論的觀點出發(fā)，可以把駕駛員視為一個單通道的有限輸送容量的信號處理系統(tǒng)來研究。駕駛員的視覺，觸覺和聽覺構(gòu)成了一個感覺系統(tǒng)，有掛道路線形，路測環(huán)境和天氣狀況，交通流現(xiàn)狀等信息通過感覺系統(tǒng)以神經(jīng)信號的形式傳送給人腦中樞：在中樞的信息處理系統(tǒng)中，將傳入的信號加以識別，作出相應(yīng)的決策。人腦中樞把決策信號傳遞給運動系統(tǒng)，駕駛員通過手腳的操作控制車輛的運行軌跡和速度，構(gòu)成的行為的輸出過程；道路在與車輛的相互作用過程中，將道路信息直接反饋給車輛，車輛通

12、過座椅傳遞給駕駛員觸覺神經(jīng)末梢，該信號反饋到人腦中樞，引起人腦中樞再次作出處理和決策，修正以上操作，從而形成一個“閉環(huán)系統(tǒng)”。3.2 影響駕駛員信息處理的因素影響駕駛員行車安全的主要心理因素：個性與行車安全有著密切的關(guān)系。有關(guān)專家通過多種研究方法和技術(shù)對個性與行車安全進行了大量研究，說明了事故傾向性個性特征的存在：即在同樣情境下，有些人因個性原因比另外一些人本質(zhì)上更易發(fā)生事故。外向型性格比向型性格更容易肇事，且隨著外向型程度的增加，肇事可能性增大。經(jīng)常違章和肇事的駕駛員個性表現(xiàn)為易沖動、易緊、偏執(zhí)、偏激、自私、疑心、壓抑、過分自信等；安全駕駛員更多表現(xiàn)為敏感、緊程度高、愛思考、冷靜等特點。情緒

13、會影響駕駛員的操作行為，致行車事故的重要原因。大家都知道，駕駛員心情愉快會精力集中，反應(yīng)敏捷，判斷迅速準確，而情緒低落會導致注意力不集中，反應(yīng)遲緩，判斷失誤，容易發(fā)生交通事故。 專家研究發(fā)現(xiàn)，駕駛員注意不當和不注意是產(chǎn)生的事故占總數(shù)的20%以上。駕駛員在行車過程中，面臨著來自信號燈、行人、車輛路面狀況等各種信息，有些駕駛員沒有把注意力指向和集中于駕駛的車輛上，如邊開車邊與人聊天，或被周圍其他事物所吸引，導致注意圍變小，容易發(fā)生行車事故。影響駕駛員行車安全的主要生理因素：（1）反應(yīng)時間：又稱反應(yīng)潛伏期，它是指信號接收和反應(yīng)的時間間距。信號刺激引起了一種過程，這種過程包括信號刺激使駕駛員感覺器官產(chǎn)

14、生活動，經(jīng)由傳入神經(jīng)傳入大腦神經(jīng)中樞，經(jīng)過綜合加工，在由傳出神經(jīng)從大腦傳給肌肉，肌肉收縮，對制動器和方向盤進行操作。雖然這種過程在機體部是潛伏的，但是其每一步都需要時間，這些時間的總和稱為反應(yīng)時間。反應(yīng)時間由反應(yīng)知覺時間和動作時間兩部分組成。（2）動視力：駕駛員所獲得的大部分信息都是在運動狀態(tài)下完成的，運動狀態(tài)下的視力叫做動視力。動視力敏感度與汽車的運動車速有關(guān)，駕駛員的視認能力隨車速的提高而降低。（3）色視覺：不同顏色對于駕駛員產(chǎn)生的警示作用是有差距的，這取決于駕駛員的色視覺敏感度。視覺敏感度與顏色對比有一定關(guān)系。當人從遠處辨認前方的多種不同顏色時，其易辨認的順序是紅，綠，黃，白，即紅色是最

15、先被看到。所以，停車，危險等信號標志都采用紅色，研究表明，瀝青混凝土單一的黑色路面和水泥混凝土單一的灰色路面是導致駕駛員昏昏欲睡的重要原因。如果把危險路面的顏色涂成黃色和紅色，可以對駕駛員產(chǎn)生感官刺激，竟是效果大大增強。今年國外普遍采用的彩色減速路面就是典型代表。（4）視野：視野是指人的頭部和眼球固定不動的情況下，眼睛觀看正前方物體時所能看得到的空間圍，常以角度來表示，事業(yè)的大小和形狀與視網(wǎng)膜上感覺細胞的分布情況有關(guān)，可以用視野計來測定視野的圍。3.3 基于信息處理的交通安全設(shè)施思想目前針對山區(qū)大長坡路路段的交通安全保障設(shè)施尚缺乏系統(tǒng)成熟的設(shè)計理論。國外相關(guān)研究涉與到山區(qū)公路交通的很多，但是缺

16、少綜合性的設(shè)計理念。反映在具體的設(shè)計過程中，就是交通安全保障設(shè)施的設(shè)計隨意性比較強。設(shè)計過程中的不科學不嚴謹無法解決山區(qū)公路交通安全問題的根本矛盾，直接造成了這類路段交通安全形勢的嚴峻現(xiàn)狀。樹立交通安全保障設(shè)計思想，知道安全保障工程實施，成為改善山區(qū)公路安全形勢的根本途徑。在分析駕駛員信息處理過程的基礎(chǔ)上，綜合信息傳遞影響因素，提出不斷強化信息的刺激作用來迫使駕駛員保持警惕，達到安全行車效果的解決方案。該方案包括“視線誘導”，“視覺警示”，“觸覺強制減速”和“緊急救援”四層安保工程措施。“視線誘導”是指采用線性誘導標志對駕駛員進行視覺上的引導，以確保車輛在正常的車道行駛，不至發(fā)生側(cè)向的碰撞和翻

17、車事故。駕駛員駕車的過程中也是通過視覺，觸覺不斷獲取路況信息的過程。山區(qū)公路存在急彎陡坡，連續(xù)彎道等不利線形，視線誘導設(shè)施成為駕駛員傳達該路況的重要媒介。連續(xù)分布在路測的視線誘導標志將道路信息傳遞給駕駛員的視覺系統(tǒng)，視覺神經(jīng)將信息傳遞給中樞神經(jīng)，中樞神經(jīng)發(fā)出指令制導運動系統(tǒng)采取合理的操作，提高駕駛員的警惕性同時糾正駕駛行為。“視覺警示”指采用圖文標志對駕駛員進行視覺上的警示，將前方路段的危險狀況預先告知駕駛員，規(guī)駕駛行為，在僅設(shè)置視線誘導標志的公路上駕駛員對于前方道路信息是無法提前預判的，視覺警示可以解決這一問題。“視覺強制減速”是指利用駕駛員的觸覺感應(yīng)，在行車道和路肩設(shè)置凹凸不平的標線，坑槽

18、和突起引起車輛振動，迫使駕駛員降低車速或者保持清醒。駕駛員在山區(qū)行車過程中存在超速行駛，疲勞駕駛等安全隱患，在這種情況下“視線誘導”和“視覺警示”難以糾正其駕駛行為，因而需對駕駛員實施“觸覺強制減速”。該設(shè)施利用不平整的路面與輪胎接觸產(chǎn)生的強烈振動，將道路信息反饋給駕駛員的觸覺系統(tǒng)，進而刺激中樞神經(jīng)的不適感，迫使駕駛員提高警惕糾正駕駛行為。“緊急救援”是指對于強制減速之后仍不能安全行車的遇險車輛進行緊急施救。遇險車輛類型多為大型載重貨場，遇險地點多為山區(qū)高速公路長大坡路的坡中和坡底。載重貨車在長下坡行駛過程中，由于制動時間過長，制動性能下降很快甚至出現(xiàn)制動失效，駕駛員只能依靠道路附屬設(shè)施達到平

19、穩(wěn)駐車的目的。緊急救援是在強化視覺，觸覺信息傳輸之后的補救措施，體現(xiàn)了以人為本的公路工程設(shè)計新理念。4 交通安全保障設(shè)施設(shè)計方案4.1 視線因素設(shè)置誘導標志設(shè)計視線誘導設(shè)施以圖形標志的形式，在視覺上給與駕駛員充足的道路，環(huán)境信息，提高駕駛員辨識道路輪廓的能力，使其在規(guī)定的車道保持安全行駛。視線誘導設(shè)施主要包括輪廓標，路鈕，示警墩和突起路標。這些設(shè)施沿行車道兩側(cè)布置，向駕駛員傳遞道路線形，方向，行車道邊界與危險路段位置等信息。為了提高這些標示的視認性，改善信號傳播效果，各種標志牌的材質(zhì)均要求具有反光物質(zhì)，可以全天候引導駕駛員視線，表明道路輪廓，保證行車安全。視線誘導設(shè)施的選用與事故率，路測環(huán)境和

20、道路線形密切相關(guān)。對事故概率低，路測危險不大，線形指標較好等路段，可選用線性誘導標。輪廓標：輪廓標可以誘導駕駛員視線，表明公路幾何線形，從而使駕駛員獲取前方道路信息，保障了車輛能按照規(guī)定的路線行駛，有效避免了交通事故。輪廓標反射體的顏色分別為白色和黃色。按行車方向，配置白色反射體的輪廓標應(yīng)安裝與公路右側(cè)，配置黃色的輪廓標應(yīng)安裝與公路左側(cè)。輪廓標一般設(shè)置在公路的路肩或路側(cè)護欄上。線形誘導標是另一種將道路信號傳輸給駕駛員的視線誘導設(shè)施。該設(shè)施用于引導駕駛員改變行駛方向，促使車輛安全形勢，根據(jù)需要設(shè)置與事故多發(fā)的小半徑路段，或其他因受山體樹木，建筑物等阻擋造成視距不良且線形條件較差的位置，如急彎，不

21、利彎坡組合等。路鈕是粘貼在路面上，用來誘導駕駛員行車方向的交通安全裝置。路鈕在不良氣候和環(huán)境下能保證駕駛員的視認性。路鈕的經(jīng)濟性和實用性較強，使駕駛員夜間行車安全保障。警示樁是另一種視線誘導裝置，除了誘導之外還有防護功能，示警樁一般設(shè)置在路測有一定寬度凈區(qū)，視距良好的路段，路測有一定危險程度，但危險程度不大的路段。4.2 強制減速設(shè)施設(shè)計駕駛員直接通過視覺系統(tǒng)獲取道路，環(huán)境信息是基于一種主動的感知，其效果具有一定的局限性，由于生理或者心理因素，駕駛員在駕車過程中未能采取減速，轉(zhuǎn)彎或按指定車道運行，在這種情況下需要考慮通過反饋將道路信息傳輸給駕駛員的觸覺系統(tǒng)和中樞神經(jīng)，引導其減速慢性。利用凹凸不

22、平的路面結(jié)夠可以將減速慢行的指令信號反饋給駕駛員的感覺系統(tǒng)，達到理想的減速效果，目前主要的強制減速設(shè)施包括：行車道減速標線，路肩振動警示帶，減速丘，比利時路面等等。減速丘是在路幅寬度圍較正常路面高度隆起的減速設(shè)施，施工材料可以選用瀝青混凝土和水泥混凝土，它的原理是利用自身對行車的阻礙，強制大中型車輛的駕駛員利用低檔，采用發(fā)動機輔助制動來減輕行車制動器的負荷程度，從而降低車輛失控的可能性。減速丘一般設(shè)置在山區(qū)公路的長下坡，急彎陡坡以與一些低等公路穿越村莊市鎮(zhèn)的路段。熱塑振動減速標線是一種在基層標線上增加的新型標線，其突起的形狀提高了光的反射性能，使得標線有較好的視認性。當車輪碾壓在布設(shè)減速標線的

23、路段時會發(fā)出“轟隆”聲，從而降低運行車速的效果。比利時路面主要應(yīng)用于山區(qū)一二級公路。礫石路面為24cm厚的混凝土路面上嵌鋪一層粒徑在3-5cm的磨圓度較好的堅硬礫石。車輛在駛過時，凹凸不平的面層對司機產(chǎn)生強烈的顛簸感，從而降低車速。礫石路面長度一般為20-30m。這種減速帶減速效果比較明顯，但是在高等級公路主線較少采用。視覺標線是運用交通工程學和交通心理學的基本原理，采用立體設(shè)計圖案，中間設(shè)計黃藍白三種色彩，設(shè)置與行車道上。亮麗的警示色彩，美觀的立體設(shè)計圖案，能使駕駛員產(chǎn)生降低車速的實際效果。這種方式不破壞路面結(jié)構(gòu)層，經(jīng)濟型較好，但是對于熟悉路況的司機會失效。 5 連續(xù)長大下坡交通設(shè)施實例至高速公路穿越太行山脈，山勢陡峻，多懸崖孤峰，溝谷狹窄，峰巒起伏，路基深挖高填，橋隧先連，坡陡彎急，段36.603km路面高差260m,段17.036km,路面高差381m。通車伊始，由于連續(xù)下坡安全防設(shè)施考慮不充分，導致下坡重載車輛制動失控而發(fā)生的交通事故時有