百罗高速公路避险车道安全性评价与建议_谢宗运

公路　２０１２年１０月　第１０期ＨＩＧＨＷＡＹ　Ｏｃｔ．２０１２　Ｎｏ．１０

（）０４５１－０７１２２０１２１０－００３４－０３　　　　中图分类号：Ｕ４９１．２２３　　　　文献标识码：Ｂ　文章编号：

百罗高速公路避险车道安全性评价与建议

谢宗运，胡　浩，窦健珍

（）广西交通投资集团百色高速公路运营有限公司　百色市　５３３０００

摘　要：为了使百罗高速公路连续长大下坡路段的避险车道充分发挥其安全防护作用，保障连续长大下坡路段的行车安全，从避险车道的结构防护能力、使用安全性等角度进行了安全性评价，并针对存在的问题提出了相应的合理处治措施建议，为百罗高速公路避险车道的改造养护提供参考依据。

关键词：连续长下坡；避险车道；安全评价；处治措施

坡顶）１５３＋７４０～Ｋ１６２＋９２０（　　百罗高速公路Ｋ

的路段为连续长大下坡路段，分别在Ｋ１５６＋８００、Ｋ１５７＋５００、Ｋ１５８＋５００处设置了避险车道，３处避险车道编号分别为３号、２号和１号。从运营过程中避险车道的使用情况来看，３处避险车道的结构设置尚存在不足，影响了长大下坡路段的行车安全，因此有必要对百罗高速公路的３处避险车道结构的安全性进行深入的分析评价，并根据分析评价的结果提出相应的改进建议。

１　防护对象

避险车道的作用是为刹车失灵车辆提供安全减速停车的避险处所。据调查统计，在连续长大下坡因路段容易发生刹车失灵的车辆主要为重载货车，此，避险车道的防护车型应确定为重载货车。另外，根据百罗高速公路避险车道的使用情况来看，进入避险车道的所有重载货车中，质量小于５含５ｔ（）的车辆比例为９质量大于５５５ｔ８％，５ｔ的车辆比例为２％，如图１所示。另外，根据交通运输部颁布的《，超限运输车辆行驶公路管理规定》我国公路的运（。参照安全输车辆最重质量不应超过５５ｔ６轴车）设施设置中保护８并考５％～９０％以上车辆的原则，虑刹车失灵车辆冲出避险车道坠崖事故的严重性，从以人为本的角度出发，确定百罗高速公路避险车。道的防护车型的质量为５５ｔ

图１　重载车辆比例

２　安全性评价

２．１　结构防护能力评价

避险车道的防护能力评价首先应确定其对应防然后以刹车失灵点位置作为护的刹车失灵点位置，

起点，计算出车辆失控后运行至避险车道位置处的速度值，从而与避险车道的实际防护速度值进行对比评价。

（）刹车失灵位置确定。１

对于１号避险车道（自坡顶开始的第一处避险车道）对应防护的刹车失灵点位置，可以通过车辆从长大下坡的坡顶位置开始运行至各位置点时的车辆当车辆制动制动器温度进行确定。根据相关研究，

器温度达到２即认９０℃时其制动效能将大大减退，为车辆制动失效。此时车辆所处的位置即为第一处避险车道防护对应的刹车失灵点。根据长大下坡路　　

］基金项目：广西壮族自治区交通科技项目，项目编号［２００９９５－１０

收稿日期：２０１２－０２－２９

百罗高速公路避险车道安全性评价与建议０１２年　第１０期　　　　　　　　　谢宗运等：　２—３５—

段的坡度、坡长等道路条件参数以及车辆参数等数据，运用同济大学王骏华老师等人的汽车制动器温度预测模型研究成果，可预测出车辆自坡顶运行至长大下坡路段各位置点的制动器温度，

从而确定１号避险车道对应防护的刹车失灵点位置为Ｋ１６０＋７３０

。对于２号和３号避险车道来说，应从最不利情况考虑，可将其邻近的上游避险车道分别作为各自的刹车失灵点位置，

即２号避险车道的刹车失灵点为Ｋ１５８＋５００、３号避险车道的刹车失灵点为Ｋ１５７＋５００

。（２

）防护目标速度计算。当车辆在理论刹车失灵点出现刹车失灵后，其自由加速运行至各自避险车道位置时的速度值为最不利的情况。因此，可将此时的车辆速度作为避险车道实际的防护目标速度。

根据刹车失灵车辆在下坡路段自由加速行驶的受力特点，可利用能量守恒定理由公式（１）计算出车辆从各刹车失灵点位置开始自由加速至各避险车道位置处的速度值，见表１。该速度值即为各避险车道应达到的理论最低防护目标速度。

Ｖ２终

－Ｖ２初

＝２５．９２Ｓ［ｇ（ｉ－ｕ）－Ｆｗ／ｍ］（１）式中：Ｖ终为车辆自由加速运行至避险车道位置

处的速度，ｋｍ／ｈ；Ｖ初为车辆刹车失灵时的速度，据调查统计，取为６０ｋｍ／ｈ；Ｓ为避险车道与其对应防护刹车失灵点位置之间的距离，ｍ；ｉ为车辆行驶路段的道路纵坡坡度，％；ｕ为车轮滚动阻力系数，

沥青混凝土路面取为０．０１５；ｇ为重力加速度，

ｍ／ｓ２

；ｍ为汽车的总质量，按防护对象要求取为５．５×

０４ｋｇ；Ｆｗ为空气阻力，Ｆｗ＝０．５×ＣＤ×Ａ×ρ×ｖ２

（对于载货汽车，阻力系数ＣＤ＝０．８，迎风面积Ａ＝２

，空气密度ρ＝１．２０５ｋｇ

／ｍ３

，ｖ（ｍ／ｓ）为车辆的下坡速度值），Ｎ。

表１　车辆运行至各避险车道位置处的速度值

避险车道编号１号２号３号车辆速度／（ｋｍ／ｈ

）１３０　

９８　

９２

（３

）防护能力评价结果。百罗高速公路长大下坡路段３处避险车道的主要结构参数如表２所示。根据车辆在避险车道内爬坡减速过程中的受力特征及能量守恒定理，由公式（２）可计算出各避险车道的实际防护速度值，如表３所示。

Ｖ２＝２５．９２ｇ

Ｌ（ｉ＋ｕ）（２）式中：Ｖ为避险车道的实际防护速度，ｋｍ／ｈ；Ｌ为避险车道制动坡床的长度，ｍ；ｉ为避险车道坡

　　表２　百罗高速公路避险车道的主要结构参数

结构参数１号避险车道

２号避险车道

３号避险车道

长度／ｍ　７２　７２　９２宽度／ｍ　７．５　７．５　７．５坡度／％５　５　４坡床材料

砾石

砾石

砾石

表３　各避险车道防护能力评价结果（车辆质量为５５ｔ

）避险车道编号１号２号３号实际防护速度／（ｋｍ／ｈ）７４　７４　８２防护目标速度／（ｋｍ／ｈ

）１３０　９８　９２评价结果

不安全

不安全

不安全

度，％；ｕ为坡床滚动阻力系数，豆砾石取为０．２５；ｇ

为重力加速度，ｍ／ｓ

２

。将各避险车道实际具备的防护能力与通过理论分析确定的防护目标进行对比分析可知，避险车道的实际防护速度均小于其理论防护目标速度，则可认为百罗高速公路连续长大下坡路段的３处避险车道的结构防护能力不能满足实际的防护需求

，有可能导致车辆不能在避险车道内减速停车而冲出避险车道的事故发生，存在一定的安全隐患。２．２　使用安全性评价

（１

）偏角。避险车道的偏角设置主要是为了实现失控车辆从主线分离的目的。但是偏角设置过大，将不利于失控车辆在高速状态下的转向偏离，甚至导致翻车等事故的发生。

根据车辆转向行驶的特征，我们可以将车辆偏离主线进入避险车道的行驶轨迹近似地认为是一段圆曲线，如图２所示。即认为该过程是车辆在圆曲线上行驶的过程，

则其安全性可以从车辆在圆曲线上行驶的稳定性的角度来进行分析。

图２　车辆偏转进入避险车道的轨迹示意

《公路路线设计规范》（ＪＴＧ　Ｄ２０－２００６）的研究表明，车辆在圆曲线上的安全性、人的承受能力和舒

１５ｍ

—３０１２年　第１０期　６—　　　　　　　　　　　　　　　　公　　路　　　　　　　　　　　　　　　　２

适感与横向力系数的关系如表４所示。从表４中可以看出，横向力系数越小，车辆转弯越平稳、越方便。另一个重要目的是使失控车辆转向后能以直线行驶姿态进入制动坡床，保证车辆在制动坡床内更好地从安全的角度考虑，车辆转向进入避险车道的横向力系数宜不超过０．１５。

表４　车辆转弯的稳定性、舒适性与横向力系数的关系

根据车辆在圆曲线上行驶的稳定性公式（３），可计算出车辆在某一速度下安全转弯的最小平曲线半径。

ｖ２

≤１２．９６ｇＲ（ｉｈ＋φ）

（３）式中：ｖ为车辆转弯速度，

此处取为避险车道的防护目标速度，ｋｍ／ｈ；Ｒ为车辆转弯曲线半径，ｍ；φ为横向力系数，取０．１５；ｉｈ为弯道超高，避险车道入口一般取为０。

利用这个最小转弯半径值，由图２中的几何关系，根据公式（４）可计算出避险车道可以设置的最大偏角θ。

θ＝ｃｏｓ－１／Ｒ＋Ｂ２

）（４）式中：θ为避险车道偏角，（°）；Ｂ为避险车道制动坡床宽度，百罗高速公路３处避险车道的制动坡床宽度Ｂ＝７．５ｍ。

根据百罗高速公路３处避险车道的防护目标速度值，计算的各避险车道可以设置的最大偏角值如表５所示。将其与避险车道的实际设置偏角值进行对比分析可知，２号避险车道的偏角设置满足安全要求，而１号、３号避险车道的偏角设置均过大，不利于车辆转向进入避险车道。

表５　避险车道偏角评价结果

避险车道编号１号２号３号实际偏角／（°）９　９　１３偏角上限／（°）６　９　９评价结果

不安全

安全

不安全

（２

）引道。避险车道引道的设置除了应防止松散的制动坡床集料散落至主线车道内而影响主线行车安全外，

减速并停车。根据我国《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》（ＧＢ　１５８９－２００４）的规定，我国车辆外廓尺寸的最大长度限值为２０ｍ。因此，引道的设置长度不应小于２０ｍ。百罗高速公路的３处避险车道的引道长度均设置为２０ｍ，

满足使用要求。（３

）宽度。制动坡床是避险车道发挥其强制减速功能的主要区域，因此，制动坡床宽度的设置应至少能满足一辆重载货车的驶入。考虑到制动坡床理论上宜容纳两辆车进入的要求，一般其宽度设置为两个车道的宽度。百罗高速公路避险车道制动坡床的宽度均为７．５ｍ，

满足使用要求。（４

）辅助设施。对于避险车道结构的辅助设施来说，作为事故救援通道的服务车道是较为重要的设施之一。在对没有设置服务车道的避险车道内的车辆进行救援的过程中，救援车辆、设备只能停放在其入口位置的引道上，一旦此时有失控车辆进入避险，将造成更为严重的交通事故。因此设置服务车道将有利于避险车道内车辆救援的安全。百罗高速公路３处避险车道均未设置服务车道，增加了在救援过程中的安全隐患。３　处治建议

根据避险车道结构的安全评价可知，百罗高速公路避险车道存在的问题主要体现在结构防护能力、偏角过大和缺少服务车道３大方面。这些缺陷大大降低了避险车道有效、安全的避险作用。为了消除这些安全隐患，

提高长大下坡路段的行车安全性，建议针对这些问题对３处避险车道进行改造、完善。

对于避险车道结构防护能力方面的问题，可以通过增加避险车道的长度、增加避险车道的上坡坡度、在避险车道上增加网索拦截装置等方法之一或二者之间的组合来进行改造，以提高避险车道的实际防护能力，使其满足各自的防护目标要求。对于具体改造方式的选择，应综合考虑技术、经济和地形条件等因素的影响。

对于避险车道的使用性方面，建议在３处避险车道的外侧增设服务车道，以满足救援期间救援车辆、设备的安全停放要求，消除救援期间的安全隐患。同时，服务车道的增加也使避险车道的渐变段长度加长，

从而增加了车辆偏离主线的转弯半径，提

公路　２０１２年１０月　第１０期ＨＩＧＨＷＡＹ　Ｏｃｔ．２０１２　Ｎｏ．１０

（）０４５１－０７１２２０１２１０－００３７－０４　　　　中图分类号：ＴＵ４３１　　　　文献标识码：Ａ　文章编号：

玄武岩地区强风化破碎带岩层

地基承载力试验研究

２

，唐伯明２，朱洪洲２，肖巧林２姚永胜１，

（）长沙理工大学交通运输工程学院　长沙市　４重庆交通大学土木建筑学院　重庆市　４１．１００７６；２．０００７４

摘　要：以海口～屯昌高速公路工程为背景，通过荷载试验，对玄武岩地区强风化破碎带岩层的地基承载力进行了验证。通过Ｐ－Ｓ曲线来反映地基的变形情况，并分析了地基的变形模量和地基承载力，最后以地基的极限承载力为标准，验证该地区的地基承载力能否满足工程需要。结果表明，该地区的地基承载力能够满足公路工程的设计要求。同时，试验结果对该地区公路的设计和施工具有重要指导意义。

关键词：玄武岩；强风化破碎带；荷载试验；地基承载力

玄武岩地区是由火山岩浆经多次、间断的喷发后随地表起伏流动而形成的地质体。由于火山喷发的时间间隔很长，达数千年之久，因此，每次火山喷植被和人类发后所形成的岩浆层之间被风化碎石、

生产生活用土等相隔，从而在各岩浆层之间形成了强风化破碎带。地基承载力是使地基土发生剪切破坏而即将失去整体稳定性时相应的最小基础底面压

基金项目：西部交通建设科技项目，项目编号２０１１３１８３４６７７０　　　

力。玄武岩地区强风化破碎带岩层地基承载力的计因此，算目前尚缺少完善的理论和成熟的工程经验，如何正确确定玄武岩地区强风化破碎带岩层的地基承载力是工程界急需解决的问题之一。荷载试验是在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，测求地基土的压力与变形特性的原位测试方法。本文以海南中线海口～屯昌高速公路工程为依托，对该

收稿日期：２０１２－０３－２７

檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿

西安：长安大学，究［Ｒ］．２００７．高其转向偏离主线的安全性；若经济条件允许，可通达到降低偏角的目的，过改造避险车道的平面结构，

使失控车辆能够更安全、方便地进入避险车道。４　结语

本文针对百罗高速公路的３处避险车道的结构，从防护能力、使用安全性等方面进行了系统的分析与评价，并就相关问题提出了改进建议，为百罗高速公路的改造养护提供理论依据，并希望能为新建山区高速公路的避险车道结构设计提供有效的经验参考。参考文献：

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