山区公路避险车道设置设计方法.ppt

山区公路避险车道设置,2011,一、概述 二、现有避险车道设置存在的问题 三、避险车道的设置方法和类型 四、避险车道组成及设计 五、工程实例,主要内容,一、概述,山区公路为克服道路高差，设置连续长坡难以避免。连续长下坡和重型车辆的结合存在着潜在的危险，超载超限又加剧了危险。,近年，我国的事故统计表明，山区公路的事故主要集中在长陡下坡，而且事故后果严重。 长下陡坡的事故原因：连续制动导致刹车毂温度急剧上升，引发刹车系统出现功能性故障，发生车辆失控的现象。,一、概述,为了解决长大下坡路段因刹车失灵而引起的交通安全问题，避险车道应运而生，国内外工程经验已经证实避险车道是减少连续下坡路段刹车失灵有效、主要的工程措施。,一、概述,避险车道为了刹车失灵车辆避险的一种工程措施。,20世纪中叶，人们发现失控车辆通常利用路侧废弃的集料沙堆，或冲到路侧用于运送滚木的旧路上控制失控的车辆，工程人员据此受到了启发。 避险车道最早起源于美国的加利福尼亚，并且作为连续长大下坡的工程保护措施迅速推广。 我国第一条避险车道建于1998年的八达岭高速公路。,一、概述,我国第一条避险车道建于1998年的八达岭高速公路。 八达岭高速公路修建了四处险车道，开始采用细砂作为铺装材料，发现细砂遇水容易板结，于是换成了石砾。后发现如不常翻动，如经常有失控车辆碾压，由于石头有不同棱角，可相互填补缝隙，容易压实，削弱避险车道的作用。经过几次的应用，最终认为卵石效果最好，最终使用的是5cm左右的卵石。,一、概述,一、概述,国道050线广西河池保平K3006+550避险车道,四川广元市国道212线避险车道,一、概述,连霍高速河南段避险车道,连霍高速河南段避险车道,二、现有避险车道存在的问题,我国的避险车道起步较晚，相关的研究很少，国家对紧急避险道尚无统一标准。 由于缺乏科学依据，规范或指南的引导，已建成的避险车道存在着一定的安全隐患。有些车辆冲入避险车道驾驶员仍然不能逃脱死亡或严重伤残的厄运，避险车道没有充分发挥真正的作用。,避险车道制动床长度不够，车辆冲出避险车道，或悬挂在避险车道端部。,二、现有避险车道存在的问题,坡度太大，驾驶员心存恐惧，不敢进入；担心使车辆倒回至主线,与主线偏角太大，同时又没有足够长度的引导，失控车辆进入困难,二、现有避险车道存在的问题,车道铺装材料阻力过大或过小，造成重大交通事故,二、现有避险车道存在的问题,未及时维护，残存的车轮印迹威胁后入车辆的安全,救助不及时，导致连环事故的发生,二、现有避险车道存在的问题,避险车道的作用主要有： 1.把失控车辆从主线分流，避免对主线车辆的干扰。 2.失控车辆驶入避险车道后能够安全平稳地停车，尽可能避免或减少人员伤亡、车辆损坏和货物移位的情况。 现有避险车道设置存在的问题：忽视了失控车辆进入避险车道后的安全问题。,二、现有避险车道存在的问题,三、避险车道设置方法及类型,避险车道设置的原则：避险车道应被设置 在能够截住最大数量失控车辆的地方。 目前有三种方法： 1.工程经验法 2.事故频率法 3 . 美国的坡度严重度分级系统,工程经验法：一般用于规划或设计道路避险车道位置的确定。工程经验法确定的避险车道应设置在以下两个位置。 1.设置在长大下坡路段小半径曲线前方，同时宜沿曲线切线方向设置避险车道。这是因为长大下坡路段与小半径曲线相接处往往是事故多发点。在车辆驶入小半径前，宜沿曲线切线设置避险车道。 2.同时宜设置在长大下坡路段的下半段。这是因为从驾驶员行车心里角度出发，驾驶员更易接受在长大下坡路段下半段使用避险车道。,三、避险车道设置方法及类型,事故频率法 以发生车辆失控事故数据为基础，确定经常发生车辆失控事故的地点，并结合周围的地形、地势条件确定避险车道的设置位置。 无论是工程经验发还是事故频率法都存在弊端。工程经验法只能通过感性认识指出某一段道路为危险路段，而且不同的人有不同的看法。 事故频率法是在多起事故发生后，根据事故多发点确定避险车道的位置，其位置的确定是以生命和财产为代价换来的。,三、避险车道设置方法及类型,美国的坡度严重度分级系统 1989年美国联邦公路部门的“坡度严重率分级系统”对评价长下坡安全性能是一个历史性的突破，它对准确分析确定避开险要车道位置起重大作用。因为它利用汽车动力学原理结合道路的几何线形定量地分析出危险路段的位置。 这个系统的核心是计算出车辆载重时对应的最大安全速度。计算机计算出在选定坡长条件下车辆每行驶0.5英里距离时，用计算机程序计算出刹车片的温度，根据汽车动力学反算车辆行驶速度，刹车片的极限温度（260），那么与之相对应的速度即为安全速度。 美国不仅将坡度严重度分级系统的研究成果用于避险车道的位置确定，而且也用于连续长下坡的安全评价及运营管理。,三、避险车道设置方法及类型,避险车道主要有三大类 1.重力型：靠陡峭的坡度来使车辆减速。重力型避险车道不仅仅能使车辆停止，而且在停止以后会由于重力作用而返回主线，干扰主线上其他车辆的运行，所以重力型避险车道逐渐停止使用。 2.沙堆型：将松散、干燥沙子堆积在上坡的匝道上，它也是靠重力及砂堆的阻力使车辆减速。沙堆容易受天气影响，高数值的减速度容易使驾驶员及司机造成较大的伤害。 3.制动床型：制动沙床是由光滑、粒径均匀 的天然砂砾铺设在匝道上。制动沙床主要通过砂砾滚动阻力使失控车辆停止。它通常建立在上坡，因为上坡重力分力可以增加它的减速效能。,三、避险车道设置方法及类型,重力型和沙堆型避险车道在美国早期较常见，但由于两种避险车道存在较大弊端，在实际工程中渐渐停止了使用。 制动砂床安全性高、不受坡度限制等优点，使得制动砂床已经成为美国最普遍的避险要车道型式。 我国目前避险车道的避险车道以制动砂床为主。,三、避险车道设置方法及类型,四、避险车道组成及设计,一条完善的避险车道应当由引道、避险车道及其它附属设施组成。,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、足够的空间沿引道安全地驶入避险车道，减少因车辆失控给驾驶员带来极度恐慌，而失去正常的判断能力。 引道的设置，应保证准备使用避险车道的驾驶员在引道起点清晰地看到避险车道的全部线形，时隐时现的避险车道会给驾驶员不安全的感觉，往往会使驾驶员避开避险车道，而遗憾地错过一次救生机会。,四、避险车道组成及设计,引道终点与车道应呈垂直，可在减速前更有效地控制失控车辆，并使失控车辆前轴两轮能够同时进入避险车道，保持相同的减速度。否则会使车辆的前轴两轮左右受力不均匀而导致车辆侧翻，在避险车道入口发生事故。 引道终点宜设置在避险车道的后方，使避险车道与主线分隔开并保证一段距离，保证车辆进入车道后，不会有石子蹦到主线上，影响正常车辆的行驶安全。,四、避险车道组成及设计,平面线形：避险车道是为失控车辆设计的，因此他的平面线形应该是直线 ，目前我国一些避险车道线形采用小半径曲线，设计人员有可能是参照出 口匝道的线形设计而失控车辆是不能适应曲线线形的，在这种情况下，失 控车辆极有可能沿曲线切线方向冲出避险车道。 纵面线形：避险车道的纵面线形也应为直线。竖曲线的避险车道对司机和 车辆来说存在潜在的危险。从受力的角度来说，这是一种非常不合理的线 形。失控车辆在竖曲线上高速行驶时，会产生时刻变化的向心力，和其他 力合成可能产生很大的合力，即产生很大的减速度，有可能超过司机或车 辆所能承受的范围,避险车道的线形无论是平面还是纵面均应设置成直线,四、避险车道组成及设计,避险车道与主线交角：为了能够使失控车辆较为容易地驶进避险车 道，避险车道与主线的交角应尽可能小，以小于5为宜。 避险车道的宽度：应保证一辆以上的车辆进入避险车道，理想的避险车 道宽度9-12米之间。但在短时间内，两辆或更多辆车使用同一条避险车 道的几率很小。 在一些征地困难的地区，8米宽的避险车道可以满足要求，在条件具备时 应尽量提供更多的宽度。 避险车道的长度：避险车道长度不足，车辆超越避险车道造成翻越落入 山崖、或撞至避险车道端部，导致车毁人亡的事故是现有避险车道常见 的问题。最常采用的措施是加长避险车道、增加避险车道坡度、更换砂 床材料。,四、避险车道组成及设计,避险车道长度的计算：根据能量守恒，可以得出避险车道制动床的长度公式,其中V为失控车辆驶入制动床的入口速度，一般取145km/h。G为避险车道的坡度，R为滚动阻力系数。 根据统计数据，失控车辆速度一般在80-90km/h，最高不超过120Km/h。 经公式计算，一般避险车道长度应在120m以上。,四、避险车道组成及设计,根据公式计算出来的长度可能很长，实际的道路环境有时不可能提供这么大距离的场地。 在制动床长度无法满足计算要求的条件下，可在端部设置消能设施。主要有三类：集料堆、消能桶和废旧轮胎，,四、避险车道组成及设计,特别注意： 在末端设置防撞消能设施而减少避险车道的长度，从而达到节省造价的做法不值得提倡。 在条件不允许，避险车道无足够长度的条件下，集料堆和防撞桶才可使用。,四、避险车道组成及设计,设置消能设施存在着很大的弊端，存在着两方面危险： 1.产生严重的水平减速度，导致突然的垂直加速度，使驾驶员受伤、失控，可能造成更大的人员、财产损失； 2.车辆主要是前轴受力，传递加速度不能和后轮匹配，这将使车失去平衡，导致货物散落、后轮分离，车辆向前倾覆。 由于地形地势的原因不能够提供足够的长度和坡度，车辆越出避险车道也将造成一系列的严重后果，可采用防撞消能设施。防撞消能设施的设置对于有可能越出避险车道的失控车辆来说，是最后一次救生机会，因此防撞消能设置的合理设置是非常关键的，必须保证失控车辆与之碰撞时的速度40km/h。 此外，集料堆和消能桶里的材料应和制动床一致，防止制动床集料的污染。,合适的制动砂床材料可有效地减少长度、坡度，目前避险车道材料有沙子、天然砂砾、碎石。 根据美国资料研究，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，能提供更有效的滚动阻力系数，使车辆更容易陷入。 通过使用情况调查结果表明：卵石同级配碎石多级配碎石同级配碎石沙子。,四、避险车道组成及设计,制动砂床的深度：具有一定深度是保证材料完全发挥其滚动阻力的必要条件。制动砂床的材料深度不应小于46厘米，一般来说深度范围在46厘米至76厘米，沿着避险车道入口至前方30米深度应由浅至深过渡，由710厘米过渡至正常深度（4676厘米）。 制动砂床的排水系统：制动床集料被污染或板结的主要原因是缺乏适当的排水系统。 对制动床造成污染的细料主要是通过水的漫流带来的。这些细料充实在集料的孔隙中，使集料的密实度增加，导致其滚动阻力减小。 因此，完备的排水系统是保证制动床充分发挥作用的重要保障。,四、避险车道组成及设计,四、避险车道组成及设计,相关安全设施的设置非常必需： 1.避险车道的预告标志：至少在3处或3处以上设置预告标志，1公里、500米和引道入口前。 2.为了能在夜间为失控车辆指明避险车道的方位，应在避险车道两侧设置轮廓标，地面施划标线、导向箭头等。,五. 工程实例 丽水330国道枫树湾避险车道的设置,G330国道丽水莲都至缙云段为山岭重丘区二级公路，地形复杂，线路多急弯和陡坡，设计时路线的一些指标不可避免地采用极限值，部分路段坡长过大，纵坡超过4%的长下坡路段达5公里以上。 在K126K128长下坡急弯的尾端，车辆事故多发，并被列入事故黑点路段。 根据交警部门提供的数据，从2001年底2005年12月，该路段范围内死亡45人，直接经济损失高达百万元。,工程实例-丽水330国道枫树湾避险车道的设置,平纵断面图,平均纵坡5.05%，连续下坡5.5km,K131+100,K126+400,工程实例-丽水330国道枫树湾避险车道的设置,K131+077.60K125+540.50纵坡数据表,路线纵坡状况：330国道丽缙复线从K131+077.6K125+540.5，路线长度大约5.5公里，为长下坡路段，其间最大纵坡为5.05%，平均纵坡为4.39%,最大纵坡 ,工程实例-丽水330国道枫树湾避险车道的设置,路线平面状况：道路在K131+077.60K125+540.50段，曲线半径普遍偏小，绝大部分弯道的半径介于129338m之间，其间最小的半径仅为129m；偏角较大，最大偏角达950740,K131+077.60K125+540.50平面曲线数据表,最大偏角 ,工程实例-丽水330国道枫树湾避险车道的设置,事故原因分析 1.道路本身因素：K126K128处于连续5.5Km、平均坡度达4.39%的长下坡尾端，并且弯道较急，导致该路段为交通事故多发地段。 2.车辆因素：进入连续下坡路段，车辆行驶速率很容易增加，频繁使用刹车减速，车轮毂与刹车片始终处于高速摩擦状态，直接导致车辆刹车片的温度急剧升高，在经过数公里的连续下坡以后，刹车片温度一旦达到极限值，就很容易出现刹车失灵情况的发生。 对重车和超载车而言，车辆刹车片的温度升高更快，加大了事故发生的概率 3。其它原因：其它诸如超速、违章驾驶、操作不当等等因素。,按公路纵坡坡度与坡长限制专题研究的调查与分析，在新建或改建公路上由于地形和位置的控制需要设置大段陡下坡，平均纵坡4%，纵坡连续长度3km，车辆组成中大、中型载重车占较高比例且载重车缺少辅助制动装置的路段，危及运行安全处，可考虑设置避险车道，以供失控的车辆离开主要车流强制减速。,工程实例-丽水330国道枫树湾避险车道的设置,避险车道位置的选择 桩号K126+450右侧（缙云往丽水方向），利用道路外侧的山体设置一避险车道。可充分发挥和利用有利的地形特点，顺势布置避险车道，能保证失控车辆进入避险车道前的视距。且一旦司机离开主线，在直线上行驶也较容易对准避险车道，使得车辆前轮能同时进入制动坡床。 避险车道设计标准 采用入口驶出主线、失控行车速度为100公里/小时的失控车速标准。 避险车道设计参数： 失控最高车速： 100Km/h 制动坡床集料： 豆砾石 制动坡床厚度： 0.6m 制动坡床纵坡： 10% 制动坡床长度： 102m 避险车道宽度： 0.75(路肩)+4.50(制动坡床)+3.50(服务道路)+0.75(路肩)=9.50m（制动车道宽6.0m，服务车道宽3.5m） 强制减弱装置堆砌高度： 1.5m（采用堆积砂袋外加钢筋砼挡墙）,交通设施和救险设施的设置 1.距离避险车道入口2Km、1Km、500m和50m位置分别设置标志牌，及时、正确和有效地引导失控车辆进入避险车道。 2.制动坡床两侧布设间距为10m的单向反光道钉，两侧墙式护栏侧面间距20m布设轮廓标，引导夜间失控车辆顺利的进入避险车道。 3. 服务车道右侧布设救险锚栓。 4.相应车道上施划指示标线，在即将进入避险车道施划箭头线。,工程实例-丽水330国道枫树湾避险车道的设置,工程实例-丽水330国道枫树湾避险车道的设置,避险车道的