山区高速公路避险车道设计要点分析

摘 要：针对我国避险车道设计起步较晚，现阶段存在避险车道设置位置、设计参数不合理，配套附属设施不完善，部分设计存在安全隐患等问题，以设计规范为基础，依托贵州省湄潭至石阡高速公路项目避险车道设计为例，从避险车道的设置位置、横断布置、平纵面设计、引道及制动床长度、缓冲装置、铺装材料、防护设施、救援辅助装置等方面，给出了具体的设计方案，全面剖析了山区高速公路避险车道各环节设计的方法和参数取值，丰富避险车道的系统设计经验，充分发挥避险车道的安全作用，避免产生二次事故等隐患。

关键词：山区高速公路;长大下坡;避险车道;

作者简介：王震宇(1991—),男，吉林长春人，硕士研究生，工程师，研究方向：高速公路总体路线设计、道路交通安全研究;

随着我国经济的迅猛发展和高速公路网的日益完善，山区高速公路建设已经逐渐成为新建高速公路的主要组成。山区高速公路受地形条件限制，为合理控制工程规模，其路线平面、纵面指标较低，尤其是为克服沿线自然地面高差，公路纵坡往往会出现长大纵坡，影响车辆尤其是载重货车的行驶安全。为了提高山区高速公路的被动安全性，可以通过设置避险车道为失控车辆紧急避险，避免事故发生。避险车道的理念最早起源于美国，在20世纪70年代第一条避险车道诞生于美国的加利福尼亚州，而我国直到1998年，在北京八达岭高速公路中才设置了第一条避险车道[1]。由于我国避险车道的设计和建设起步较晚，缺乏避险车道系统性的设计经验，经常会出现如下一系列问题。

(1)避险车道位置选择不合理，驾驶员很难发现，或者发现时已来不及安全驶入避险车道，避险车道无法发挥其应有的作用，并且还造成了工程经济和资源浪费；

(2)避险车道与主线夹角过大，使得驾驶员来不及转向，并且极容易使失控车辆撞到上下游的路肩；

(3)避险车道纵坡设置不合理，过陡或者过缓都难以让车辆再次稳定；

(4)避险车道设置的宽度过窄，当车辆驶入避险车道时驾驶员会产生心理障碍，且车联进入避险车道后也无法实施救援；

(5)避险车道端部缺少防撞设施，没有起到应有的车辆安全控制作用，造成二次伤害等。

因此依托贵州省湄潭至石阡高速公路，针对上述问题，分析总结高速公路避险车道的设计要点。贵州省湄潭至石阡高速公路是《贵州省交通运输“十三五发展规划”》重点实施项目，是完善贵州省高速公路网、发挥国家高速公路网辐射带动作用、推进区域经济，推动区域经济协调发展、构建区域综合交通运输体系的需要。该项目位于贵州省遵义市东部和铜仁市西部，路线经遵义市新蒲新区、湄潭县、余庆县、凤冈县、铜仁市思南县和石阡县等五县一区。

山区高速公路，当受地形条件限制路线平均纵坡无法满足要求时，容易造成下坡车辆制动失灵等严重安全事故，避险车道就是专门为失控车辆紧急避险而设置的休止车道，也是重要的被动安全防护措施。高速公路避险车道一般可根据其型式分为上坡式、平坡式、下坡式和砂堆式等，平坡和下坡制动床型避险车道仅依靠集料的滚动阻力，不能起到减速消能的作用，制动床长度较长，上坡式避险车道能够有效地降低车辆的行驶速度，其在工程实践中应用最为广泛，且具有较好的安全性和经济性，因此将上坡式避险车道作为分析对象[2]。

贵州省湄潭至石阡高速公路，项目全长93.6 km, 属于典型的山区高速，其中金竹山枢纽互通至本项目终点段：路线长度75.041 km, 采用四车道高速公路标准新建，设计时速80 km/h, 整体式路基宽度为24.5 m, 分离式路基宽度为12.25 m, 本项目选择在K52 688.582位置设置避险车道，设置在主线为直线路段上，避险车道与主线夹角为5°,避险车道设置引道长度82.872 m, 引道末端宽度与标准横断面同宽，避险车道制动床长度130 m, 纵向坡率为6%。

根据《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2017)11.2.1规定，新建公路的连续长、陡下坡路段，当平均纵坡和坡长达到《公路路线设计规范》(JTG D20—2017)中8.3.5要求时，且交通组成的货车构成比例达到20%～30%时，宜结合交通安全评价结论，考虑设置避险车道。对于已建成公路，需要结合与制动失灵有关的事故多发点作为确定避险车道位置的首要考虑因素，并结合公路线形、路侧地形条件、桥隧结构物位置以及视认性要求等选择避险车道的设置位置[3]。

欧洲规范对于长达下坡设计的划分是以纵坡3%为临界指标。认为路线纵坡大于3%时对车辆的制动状态会产生影响，并提出风险指标=坡长×坡度。当风险指标大于130 m时认为会产生安全隐患，应该考虑设置避险车道；如果主线连续下坡路段较长，则需要在整体高差每下降130 m位置设置避险车道，并且避险车道间距建议控制在2 km范围内；同时，避险车道最好设置在长下坡路段的2/3位置[4]。

本项目为新建高速公路，其中K47 875～K56 530段落长度8655 m, 高差-243.277 m, 平均坡度为-2.811%,尽管没有达到规范《公路路线设计规范》(JTG D20—2017)8.3.5要求，但连续下坡距离较长达到约8.6 km, 平均纵坡接近3%,且本项目交通量货车比例较高，因此考虑设置避险车道。

避险车道宜设置在连续下坡路段右侧视距良好、车辆不能安全转弯的主线平曲线之前或路侧入口稠密区之前的路段。避险车道宜沿较小半径的平曲线路段的切线方向，如设置在直线或者大半径曲线路段时，避险车道与主线的夹角宜小于5°。并且，避险车道距离隧道、桥梁、服务设施不宜过近，防止失控车辆在进入避险车道的过程中与主线构造物发生碰撞，影响公路主体结构安全[5]。避险车道的设置除考虑平面、纵面线型，设计速度，构造物布置等因素外，也有一些学者针对事故黑点结合制动毂温升、制动失效事故率扥条件综合考虑避险车道的设置位置[6]。

本项目K47 875～K56 530段内下半区为连续构造物，K53 031～K53 311范围为香花土大桥，K53 550～K56 000范围为大面坡隧道，出隧道后仍为连续桥梁肖家坝大桥和乌江特大桥，由于连续下坡坡底无合适位置，因此选择在坡段中部K52 700～K53 000的挖方段设置，车道设置位置右侧视距良好，设置位置位于直线段中、平曲线之前，避险车道与主线夹角为5°,可以有效引导不能正常转弯车辆进入避险车道紧急避险。

避险车道由引道、制动床、服务道路等构成。根据《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2017)11.3.5～6规定，避险车道制动床的宽度宜为4～6 m, 且等宽或逐渐加宽，应避免逐渐边寨设计。服务道路与制动床宜设置在同一平面，且应紧邻制动床，宽度宜为5.5 m, 以便拖车和维护使用。

制动坡床是供失控车辆紧急制动使用，尤其是针对一些大型车辆，车道较窄不能给失控车辆驾驶员以一定的安全感，因此本项目按规范选用5 m; 制动床右侧设置服务道路是为了方便救援车辆对事故车辆实施救援与货物的清理，考虑本项目避险车道位于深挖方段落，为合理控制规模，考虑一般车辆使用选取4 m。则标准横断面采用10.5 m, 其横断面布置为：0.75 m(土路肩) 5.0 m(制动坡床) 4.0 m(服务道路) 0.75 m(土路肩),制动坡床与服务道路设置在同一平面，考虑到救援的便利性，制动床和服务车道之间采用砂桶隔离，防止失控车辆把服务道路当作避险车道使用，若采用护栏隔离，则要设置便于开启的活动开口。

需要注意避险车道的宽度应至少能容纳一辆以上失控车辆和一辆服务救援车辆，制动坡床和服务道路总宽度不宜小于8 m, 如果条件允许，可以扩展至9.5～11.5 m。

根据《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2017)11.3.2规定，避险车道引道长度不宜小于70 m, 引道入口宽度宜为3.8～5.5 m, 末端宽度与制动床宽度相同，并应平顺连接。

根据《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81—2017)11.3.7规定，避险车道制动床的长度应根据失控车辆的驶入速度、纵坡及坡床材料综合确定，计算公式如下

L=v2254×(R G)�=�2254×(� �)

式中：L为避险车道制动床长度，m; v为车辆驶入避险车道制动床时的速度，km/h; R为滚动阻力系数；G为坡度(百分数)除以100。

车辆驶入避险车道制动床时的速度值为计算制动床长度的关键菜蔬，美国通过观测数据认为失控车辆速度超过130 km/h的情况极少，因此美国规范要求计算速度采用130 km/h, 我国规范根据实际调研认为失控车辆驶入速度数值范围在80～120 km/h之间。本项目高速公路避险车道入口设计速度采用100 km/h, 引道设计长度约83.8 m, 能够满足规范的最小值70 m要求，同时大于入口设计速度的3 s行程距离，利于失控车辆安全驶入避险车道。本项目避险车道制动床材料选用具有较高滚动阻力系数的豆砾石材料，其滚动阻力系数为0.25;避险车道设计纵坡值为6%,G值取0.06,计算制动床长度L为127 m, 设计向上取整130 m, 若避险车道长度受地形条件等限制不能满足要求时，经论证可在制动床中部以后适当位置设置阻拦索或者消能设施。

避险车道AK0 160～AK0 290段为避险车道制动坡床，路面结构采用：制动坡床材料采用豆砾石(阻力系数=0.25),材料粒径以2～4 cm为宜，制动坡床入口处厚7.5 cm, 以30 m长度渐变至坡床集料总厚度1.1 m, 豆砾石底部设置1 cm沥青封油层 20 cm水泥稳定碎石基层 15 cm级配碎石底基层，服务道路采用水泥混凝土路面。

连续长、陡下坡宜在坡顶设置坡长信息告示标志，并在避险车道前适当位置重复设置；在避险车道前应设置2 km、1 km、500 m的预告标志，在避险车道引道入口应设置避险车道标志；引道入口前应设置“禁止停车”和“失控车辆专用”的标志；制动床两侧应设置轮廓标，其反光器颜色应为红色，间距宜为12 m。应注意连续长陡下坡预告标志一般宜设置在距离连续长陡下坡低点外200～500 m位置，若距离过远，会导致驾驶员过早减速，发现预告信息与实际路况不符时，再次加速行驶，形成安全隐患[7]。

避险车道制动床末端应增设防撞筒、废轮胎等缓冲装置或设施。本项目在避险车道末端设置沙桶堆，高度为2.4 m, 设置长度6.8 m。

失控车辆驶入制动床有可能冲入主线或使铺装集料迸溅到主线行车道上，影响正常行驶车辆的安全，因此应在制动床邻近车行道一侧设置混凝土护栏(混凝土护栏具体设计应见交安设施)。

在避险车道制动床前20 m位置，开始设置防止救援拖车移动的地锚设施，地锚基础采用C25现浇混凝土，基础长度5 m, 间距为40 m, 地锚钢筋采用32钢筋，地锚设施的拉力不小于200 kN。

避险车道终端外侧设置防落网，防止驾驶员或者车头掉落，防止二次事故发生。

避险车道要重视其排水设计，缺少排水设计会导致砂床集料被污染，进而泥土中的细料渗透到制动床集料中，使得其滚动阻力变小，整体功能性下降。因此制动床基底表面应设置横坡、横向排水管和纵向排水沟，并且制动床基底和制动床集料之间应铺装土工布或者块石路面防止污染。

山区高速公路设计中避险车道是能够有效避免长大下坡路段产生重大安全事故的被动安全措施。因此以规范为基础，依托实际工程项目，从避险车道设置角度分析了避险车道的设置条件以及设置位置的选择，从避险车道几何设计角度分析了横断布置、平纵面设计、引道及制动床长度等设计要素的选用，最后分析了避险车道的其他有机组成，包括缓冲装置、铺装材料、防护设施以及救援辅助设施等设计要点。完整地展现了山区高速公路避险车道各环节设计的具体方法，解决了目前部分避险车道设置位置不合理，设计细节不到位，存在安全隐患等问题，并为以后相关设计实践提供参考和帮助。

[1] 吴京梅.山区公路避险车道的设置[J].公路，2006(7):105-109.

[2] 马勇.山区公路避险车道的设计要点分析[J].工程技术研究，2021,6(10):223-224.

[3] 交通运输部公路科学研究院.JTG/T D81—2017公路交通安全设施设计细则[S].北京：人民交通出版社，2018.

[4] 刘仁，鲍春晖，吴彪，等.浅析中外规范中长大下坡路段的避险车道设计[J].中外建筑，2019(9):174-177.

[5] 蔡春莉，马永强.山区高速公路长大下坡避险车道设置[J].公路交通科技(应用技术版),2018,14(10):158-159 181.

[6] 高谦，徐修婷，瓦庆标.山区公路避险车道选址方法研究[J].黑龙江交通科技，2020,43(1):12-13.

[7] 汤春文.高速公路连续长大下坡危险性定量评价方法及安全设施设计[J].公路，2022,67(2):391-394.

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