对公路避险车道设计的探讨摘要：随着我国公路的高速发展，经常见诸报端的公路交通事故尤其是高速公路的交通事故，时刻警示着我国的道理交通安全形势严峻。
为最大限度减少交通事故的伤亡损失。
交通早于2004年初就决定在全国推动以“消除隐患、珍视生命”为主题的公路安全保障工程。
在公路设计中设置有效的避险车道，成为该保障工程中不可或缺的一部分。
关键词：避险车道失控车辆连续长下坡0避险车道发展史：在我国公路建设发达的今天，根据统计，长而陡下坡的路段是事故多发地段。
在与发达国家的交流中，我国也开始在新建道路尤其是高速公路中开始设置避险车道。
诸如：京珠北高速公路、国道312线凤郿路等。
北京八达岭高速公路于1998年设置我国第一条避险车道，取得了非常不错的效果。
避险车道确立方法：避险车道的主要任务是设置在长大下坡路段侧、通过把失控车辆分离出主线交通流。
利用重力减速度或者滚动阻力的方法来消耗其能量，进而控制住失控车辆的特殊设施，通过该设施从而有效地避免重大交通事故。
在目前实际工作中也通常使用以下几种方法：1.1工程经验法：一般用于规划或者设计中的道路避险车道位置的确定。
1.2事故频率法：用于运营道路避险车道位置的确定1.3坡度严重率分级系统法：系由美国联邦公路局（fhwa）开发。
作为长大下坡路段是否需要设置紧急避险车道的分析工具。
如今也被广泛利用。
而我国对避险车道的确立主要采用工程经验和事故频率法。
在采用它们确立避险车道时，避险车道主要设置在：a、连续下坡、陡坡路段小半径曲线前方：该俩路段连接处是交通事故多发点，在车辆输入小半径曲线前，应沿曲线切线设立避险车道。
b、连续长下坡的下半部：司机行车心理角度出发，更易接受长坡路段下半部使用避险车道。
实践中证明，无论是工程经验法或者事故频率法都存在这极大缺陷。
前者只能通过感性来认识、指出某个或者某些路段为危险路段，不同的设计人员会有不同的看法。
后者确实在多起事故发生后，根据事故多发地点来确定避险车道的位置，往往等到确立时，已经造成了不可挽回的损失。
在1989年美国联邦公路局开发出了坡度严重率分级系统法（grade severity rating system-gsrs），该系统利用汽车动力学原理并结合道路的几何线形，可定量分析出公路危险路段的位置。
gsrs的核心是计算车辆载重时所对应的最大安全行驶速度。
它使用预先确定的制动器温度（260℃）来建立坡道最大的安全下坡速度。
gsrs根据给定车辆总重和道路曲线产生制动器温升曲线，通过制动器的温度是够超过制动器温度限制就可以确定是否需要设置避险车道。
在选定长坡的条件下，车辆没行驶0.8km，系统就可以计算出刹车片的温度增高值，根据该温度增高值与汽车动力学反算出车辆的行驶速度，刹车片的极限温度为260℃，那么与该极限温度对应的速度就为该车辆的最大安全速度。
如果刹车片的温度超过极限温度的位置就是设置紧急避险车道的理论位置。
避险车道分类：2.1避险车道根据路面材料和纵坡，可大致分为：重力分布式路床、沙堆式路床、制动式路床。
2.1.1重力分布式路床：这种避险车道的长度和比较陡的纵坡不仅能够确保失控的车辆能够及时停车，而且能够解决车辆退回的问题；在数十年前较普遍，通常是集材道路或其它废弃的旧道路。
2.1.2砂堆式避险路床：在避险车道的早期时普遍使用，多用于纵坡和线形条件受限的东部各州。
这类避险车道是利用车辆的重力使得车辆降低车速。
2.1.3制动式避险路床：主要是通过在路面上铺装大而松散的集料来取得较大的滚动阻力，此类避险车道可以应用在如下情形：平坦地区、下坡路段，或在受限地形条件用于改变匝道的纵坡坡度。
因其具有不受匝道坡度限制等优点，已成为最普遍和最安全的避险车道形式。
但目前我国避险车道均以砂床型为主。
2.2避险车道根据气候、地形、环境、造价以及维护等因素可分为：纵坡坡度增加的避险车道、水平的避险车道、纵坡坡度降低的避险车道、砂堆式避险车道，如图1所示：图1：避险车道类型其中最为经济合理的形式是纵坡坡度增加的避险车道，它能最有效的降低车速，保证安全，效果最差的是纵坡坡度降低的避险车道，仅用于地形受限制等特殊情况下，这几种类型的紧急避险车道的造价相对低廉。
在国内比较多的采用的就是这几种砂坑型的紧急避险车道，尤其是纵坡坡度增加的避险车道的应用比较多。
3.避险车道的构成：一条完善的避险车道应该由：避险车道引道、避险车道、服务车道、附属设施等组成。
我国的避险车道大都能使失控车辆从主线分流，但对驶入避险车道车辆驾驶人员的保护却做得不尽如人意，以致严重事故频繁发生。
虽然这与车辆超速、超载等因素有很大的关系，也和设计中没有正确选用避险车道设计参数有着密切的关系。
3.1避险车道引道：引道起着连接主线与避险车道的作用，引道可以给失控车辆驾驶员提供充分的反映时间和空间沿引道安全地驶入避险车道，对驾驶员的判断、操作有着充分的保证。
根据美国多年的研究：多车道避险车道的引道长度不应＜310m。
避险车道引道的终点应设计成便于更有效地控制失控车辆的方形。
使车辆前轮同时进入避险车道，保证车辆前轴两轮保持同样的减速度，否则会造成车辆前轴两轮左右受力不均匀而导致车辆侧翻，在避险车道人口即发生事故。
引道的终点宜设置在避险车道入口的后方，使避险车道与主线分隔开并保持一定距离，保证失控车辆进入后，不会影响主车道上正常行驶的车辆。
3.2避险车道线形：避险车道的线形无论是平面还是纵面均应设置成直线(直坡)，驶出角也要尽可能小，最好在弯道起点的切线延长线上，方便失控车辆更容易驶入避险车道；在地形条件允许的情况下，避险车道应做到足够长，以保证失控车辆在避险车道内能获得足够的消能后平稳停下；在地形条件有所限制时，避险车道不能做到较长时，须加大纵坡度。
加大坡度是最好的消能方式，但太大会使得失控车辆不能缓冲进入。
3.3避险车道夹角与驶入速度：实际交通事故中，重型货车在长大下坡刹车失效或失灵的情况下，其速度往往在80 km／h以上，甚至超过120 km／h。
有实验证明，为了使失控车辆安全进入，避险车道与行车道的夹角应控制在110以内，最大不应超过150。
国外考虑的进入速度通常是130 krn／h-140 km／h，因此，设计时该角度控制在3～50。
3.4避险车道的长度、坡度、宽度：3.4.1长度：紧急避险车道长度的确定是设计中的关键，设计得太长会增加投资成本，太短则不足以使失控车辆以合适的减速率使车辆完全停下来，不能完全达到避险效果，其长度需根据主线下坡运行速度及紧急避险车道纵坡等确定，设计时可以根据每条高速公路的具体设计情况，采用各自合适的参数进行设计。
3.4.2坡度：避险车道坡度与材料的选用应满足减速率0．2g~0.5g的要求，根据动力学理论，0.2≤r±g≤0.5，其中，g 为避险车道坡度(％)；r为滚动阻力系数，避险车道材料采用砾石或公分石，因此，滚动阻力系数r=0．25，避险车道的坡度可根据实际长度情况在0～25％之间选取。
如表1:表1：不同材料的滚动阻力值3.4.3宽度：避险车道的最小宽度应满足7．9m的要求，不过避险车道越宽越好。
如果需要停放两辆或更多车辆，理想的避险车道的宽度为9.2m~12.2m则更安全。
由于受到资金和地形条件的限制，目前基本都考虑一条避险车道为主。
3.5材料和路面设计：确定对某一特定的长大下坡路段，车辆驶入避险车道的速度与避险车道的自身结构无关，汽车质量对避险车道的设计没有影响。
因而避险车道结构设计的关键是在选择避险车道路面材料，即制动道床材料的基础上，通过合理的选取平均阻尼系数的取值，并计算避险车道长度。
选用适当的砂床材料可有效地减少避险车道的长度、坡度。
避险车道的材料在我国还没有专项、详细的研究。
目前避险车道材料有沙子、天然砂砾、碎石等砂石料，都不是最好的砂床材料，不能提供更有效的滚动阻力系数。
美国资料研究，好的砂床材料应是圆形，在车轮的碾压下，上下砂砾通过相互的滚动、置换，使车辆更容易陷入。
最理想的砂砾粒径应在1.27cm左右，最小为0．63cm，最大为3.81cm，这样粒径的砂砾具有较高的滚动阻力系数。
制动砂床一定的深度是保证材料完全发挥其滚动阻力的必要条件，砂床深度不应小于46cm。
一般来说深度范围应在46cm-76cm之间。
为使司机对减速度有一个适应的过程，沿着避险车道入口至前方30m-60m 处，材料的深度应由浅至深过渡，由7cm过渡至正常深度。
研究对砂床材料级配进行调整，使砂床材料最大滚动阻力系数由0.25增至0.30，由此可使砂床深度由48cm减少至30cm，减少挖方或填方工程量，减少砂床的长度(可减少15％的长度)。
3.6附属设施：一条完善的避险车道，应该还有防撞设施、消能设施、地锚，甚至照明设施等。
本文由于篇幅所致，不做赘述。
4、排水和养护：国内大多数避险车道没有设置排水系统，这与设计人员和管理人员对排水重要性的认识不足有关。
大多数情况下，对砂床造成污染的细料主要通过水的漫流从匝道的顶部和两侧进入。
当地下水产生反渗时，就会讲泥土中的细料带入砂床，日积月累，使砂床的密实度增加，导致滚动阻力变小，使砂床功能减弱，不但降低了砂床功能，还可能成为事故隐患。
在砂床底部铺设土工布，可以有效防止地下水反渗透力带来的危害；在顶端铺设土工布，可有效防止漫流的危害；为防止两侧漫流带来细料，可在避险车道两侧设置排水沟；防止砂床积水，可在砂床底部设置横向排水管。
参考文献：杨秀峰吴京梅避险车道浅谈 [j]北京公路 2005.1蔡进爬坡车道、紧急避险车道设计浅谈 [j] 《铁道建筑技术》2011.3路宏起长大下坡公路避险车道设置方法研究 [j]交通标准化2010.23注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。