（道路与铁道工程专业论文）青海省长大下坡工程安全改善对策与措施研究.pdf

摘要 连续长大下坡路段是交通事故的多发点。长大下坡路段的交通安全及治理方法成为 交通安全方面的一个关注点。连续长大下坡路段发生事故的原因主要是r o r 事故和汽 车刹车失灵。针对连续长大下坡路段的交通状况，国内外采取的设施主要包括：交通工 程设施、服务设施和被动安全设施。本文在青海省长大下坡路段交通事故特征分析和统 计分析的基础上，针对长大下坡路段存在的交通安全问题，从工程措施、交通工程措施 和管理措施等方面对长大下坡路段的安全措施进行了研究。 本文详细介绍了美国路肩振动警示带研究和应用状况，通过理论计算并结合我国公 路设计标准和美国振动警示带的设计标准确定了我国路肩振动警示带的设计参数。在分 析国内外避险车道设置原则研究的基础上，收集汽车刹车毂温度，并依此建立车辆在长 大下坡路段行驶时制动器温度与下坡坡度、车辆下坡速度、距坡顶距离以及汽车重量之 间的关系模型。以制动器衰退温度为基础，考虑连续长大下坡路段的失控事故情况，确 定了连续长大下坡路段避险车道的设置原则，并对技术参数进行阐述。此外，依据我国 相关标准，对公路交通工程设施和服务设施的设置进行了总结。在理论研究的基础上， 提出青海湟倒路的安全措施改善建议。 关键词：长大下坡、r o r 事故、安全措施、路肩振动警示带、避险车道 a b s t r a c t c o n t i n u o u sl o n ga n ds t e e pd o w n g r a d es e g m e n ti sap o i n tw h e r ea c c i d e n to f t e nh 印p e n e d t h es a f e t yo ft r a n s p o r t a t i o na n di t sm a n a g e m e n tm e t h o do nl o n ga n ds t e e pd o w n g r a d e s e g m e n ti sc o n c e r n e d w i t ht h et r a n s p o r t a t i o nc o n d i t i o no fc o n t i n u o u sl o n ga n ds t e e p d o w n g r a d es e g m e n t ，t h ef o l l o w i n gf a c i l i t i e sa r ed e v e l o p e d ：t h et r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g f a c i l i t i e s ，t h ef a c i l i t i e so fs e r v i c ea n dt h ep a s s i v es a f e t yd e v i c e s b a s e do nt h ec h a r a c t e ra n d s t a t i s t i ca n a l y s i so ft h et r a f f i ca c c i d e n to nl o n ga n ds t e e pd o w n g r a d es e g m e n ti nq i n g h a i p r o v i n c e ，t h et r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n gf a c i l i t i e s ，t h ef a c i l i t i e so fs e r v i c ea n dt h ep a s s i v e s a f e t yd e v i c e sa r es t u d i e di nt h i sa r t i c l e i nt h i sa r t i c l e ，t h es t u d ya n d a p p l i c a t i o nc o n d i t i o no f s h o u l d e rr u m b l es t r i p so fa m e r i c a n a r ei n t r o d u c e d a n dc o m b i n e dw i t ht h et h e o r i e sc a l c u l a t i o n 、t h eh i g h w a yd e s i g ns t a n d a r di n o u rc o u n t r ya n dt h eu n i t e ds t a t e s ，t h ed e s i g np a r a m e t e ro fo u rc o u n t r yi se s t a b l i s h e d b a s i n g o na n a l y z i n gt h ee m e r g e n c ye s c a p er a m p so nt h ep r i n c i p l eo fs e t t i n gi na n do u to u rc o u n t r y s s t u d y , t h i sa r t i c l ec o l l e c t st h eb r a k et e m p e r a t u r ea n de s t a b l i s h e st h em o d e lb e t w e e nt h eb r a k e t e m p e r a t u r eo ft r u c kw i t hd o w n g r a d eg r a d i e n t ，t h ed i s t a n c ef r o mt h et o po ft h es l o p et h et r u c k o p e r a t i n gs p e e da n dt h ew e i g h to ft r u c ko nc o n t i n u o u sl o n ga n ds t e e pd o w n g r a d es e g m e n t t h i sp a p e re s t a b l i s h e st h ep r i n c i p l eo fs e t t i n gu pe m e r g e n c ye s c a p er a m p sa c c o r d i n gt ot h e b r a k eh e a tf a d et e m p e r a t u r ec o n f i r m e da n dc o n s i d e r i n gt h eo u t o f - c o n t r o la c c i d e n t so nt h e l o n ga n ds t e e pd o w n g r a d es e g m e n t m o r e o v e ra c c o r d i n gt oo u r c o r r e l a t i v es t a n d a r d s ，i t sa l s o s u m m a r i z e si nt h i sa r t i c l eh o wt os e t t i n gu pt h et r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n gf a c i l i t i e sa n dt h e f a c i l i t i e so fs e r v i c e b a s e do nt h i ss t u d y , t h ef a c i l i t i e so fh u a n gd a or o a di nq i n g l l a ip r o v i n c e a r es u g g e s t e d k e yw o r d s ：l o n ga n ds t e e pd o w n g r a d e 、r u no f f t h er o a da c c i d e n t 、s a f e t y p r e c a u t i o n s 、s h o u l d e rr u m b l es t r i p s 、e m e r g e n c ye s c a p er a m p s 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 刘i 蜀岛 夕9 7 年占月_ l - e 1 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：宓f 国：萤 导师签名： 沏7 年否月e l 矗7 年6 只ee l 长安大学硕学位论立 第一章概述 1 1 连续长大下坡对道路交通安全的影响 1 11 道路交通安全现状 交通事故是世界性的严重社会问题，道路交通事故引起人的伤亡和财产的损失给 社会和人民带来了巨大的不良影响。据统计2 0 0 0 年估计全世界有约1 2 6 万人死于交通 事故，交通伤害在人类死亡和发病的原因中排名第九，而预计到2 0 2 0 年，这一排名将 上升到第三位。2 0 0 2 年，美国约有4 2 8 5 0 人丧生于公路交通事故；据美国公路交通安全 管理局( n h t s a - t h e n a t i o n a l h i g h w a y t r a f f i c s a f e t y a d m i n i s t r a t i o n ) 2 0 0 2 年公路交通事 故报告，近几年来，美国公路交通事故对社会造成的经济损失每年估计达2 3 0 0 亿美元。 另外，据俄罗斯联邦内务部国家道路交通安全监理总局的资料显示，2 0 0 2 年，俄罗斯由 于汽车事故损失达1 8 2 0 亿卢布，2 0 0 1 年登记备案的交通事故达1 8 4 0 0 0 起，有3 2 2 0 0 人死亡，2 1 5 0 0 0 人受伤。在俄罗斯，每1 0 0 起交通事故中就会有1 4 人死亡，这个比例 比欧洲高出2 3 倍。国际道路联合会总干事韦斯特惠斯在2 0 0 4 年3 月1 61 3 举办的国 际公路展上指出，全球每年因公路交通事故造成的经济损失高达5 0 0 0 亿美元。在发展 中国家、次发达国家和发达国家，公路交通事故经济损失分别占国内生产总值的1 、 1 2 和2 他预测，今后2 0 年内，全球公路交通事故每年将导致1 3 0 万人死亡。到 2 0 2 0 年，公路交通事故将成为全球范围内导致直接死亡的第六大“杀手q ”。 改革开放以来。随着我国经济的快速发展，道路交通运输业在我国经济发展的过程 中发挥着越来越重要的作用，但同时伴髓了大量的严重交通事故的发生，给我国的安全 生产带来了严重影响，给人民的生命和财产造成了严重损失。尤其是近年来，随着国民 经济的发展和变化，机动车保有量迅猛增加，客货运量剧增，公路建设和安全保障措施 的滞后发展，交通事故有愈演愈烈的趋势。据统计2 0 0 6 年全国共发生道路交通事故 图1 1 我国近年来交通事盐统计状况统计图 第一章概述 3 7 8 7 8 1 起，造成8 9 4 5 5 人死亡，4 3 11 3 9 人受伤，直接财产损失1 4 9 亿元【2 j 。表1 1 为我 国近年来道路交通事故状况统计表。图1 1 我国近年来交通事故统计状况统计图。 表1 1 我国近年来交通事故状况统计表1 i l a l 年份事故次数死亡人数受伤人数直接经济损失( 万元)万车死亡率 1 9 9 02 5 0 2 9 74 9 2 7 l1 5 5 0 7 23 6 3 5 4 8 l3 3 3 8 1 9 9 12 6 4 8 1 75 3 2 9 21 6 2 0 1 94 2 8 3 5 9 73 2 1 5 1 9 9 22 2 8 2 7 8 5 8 7 2 9 1 4 4 2 6 46 4 4 9 2 9 63 0 1 9 1 9 9 32 4 2 3 4 36 3 5 0 8 1 4 2 2 5 1 9 9 9 0 7 0 12 7 2 4 1 9 9 42 5 3 5 3 76 6 3 6 21 4 8 8 1 713 3 3 8 2 7 22 4 2 6 1 9 9 52 7 1 8 4 37 1 4 9 41 5 9 3 0 81 5 2 0 0 02 2 4 1 9 9 62 8 7 6 8 57 3 6 5 51 7 4 4 4 71 7 2 0 0 02 0 1 1 9 9 73 0 0 0 0 07 3 8 6 11 9 0 1 2 81 8 5 0 0 01 7 5 1 9 9 83 4 6 1 9 27 8 0 6 82 2 2 7 2 11 9 3 0 0 01 7 3 1 9 9 94 1 2 8 6 0 8 3 5 2 9 2 8 6 0 8 02 1 2 4 0 l1 5 4 5 2 0 0 06 1 6 9 7 49 3 4 9 34 1 2 7 8 22 6 6 9 0 0 1 5 6 2 0 0 17 6 0 3 2 71 0 6 3 6 75 4 9 0 0 03 0 9 0 0 01 5 4 6 2 0 0 27 7 3 7 3 71 0 9 3 8 15 6 2 0 7 43 3 2 4 0 01 3 7 l 2 0 0 3 6 6 7 5 0 7 1 0 4 3 7 2 4 9 4 1 7 43 3 7 0 0 01 0 8 1 2 0 0 45 1 7 8 8 91 0 7 0 7 74 8 0 8 “2 3 9 0 0 0 9 9 2 0 0 54 5 0 2 5 49 8 7 3 84 6 9 9 1 11 8 8 0 0 07 6 由图表可以看出，2 0 0 2 年以后我国交通事故各个指标都有所下降，这是由于进入 2 1 世纪以来交通事故引起我国政府相关部门及组织足够重视，所采取的各种措施对减少 交通事故有一定的作用。 1 1 2 连续长大下坡路段的交通安全现状 我国山区面积较大，山地、高原和丘陵约占全国土地总面积的三分之二，中西部地 区地理位置特殊，地形特点是高原、重丘和山岭区较多，地势落差大，再加上建设资金 的限制，所以在中西部现有公路中，低等级公路和等外公路占绝大部分。这些公路技术 等级低，施工质量差，安全设施少，且部分道路依山傍崖，地势落差大，坡陡且长。车 辆在这些连续长大下坡路段上行驶，因为长时间使用刹车制动，使得制动器温度急剧上 升，制动“热衰退”现象突出，严重时车辆制动能力完全丧失，以致重特大事故经常发生。 因此，连续长大下坡路段也常常成为“事故多发路段”。这些长大下坡路段因为事故多发， 常被人民群众称为“死亡坡”、“食人坡 。如丹东一拉萨国道主干线青海境内湟源至倒 2 长安大学硕士学位论文 淌河一级公路全长4 7 3 5 8 公里，为典型的山区公路，沿线地势险要，坡大沟深。该路段 从2 0 0 3 年9 月建成通车到2 0 0 6 年9 月，不到三年的时间，共发生交通事故3 5 4 起，死 亡4 0 人，伤3 6 3 人，直接经济损失2 8 1 3 8 4 万元，在1 4 公里连续长大下坡路段集中了 其中的大部分事故。 为了预防和减少道路交通事故，从2 0 0 4 年起，交通部在全国国省干线公路上组织 实施以“消除隐患、珍视生命”为主题的公路安全保障工程。这项工程的主要内容是：采 用交通工程措施，对山岭重丘区的国省干线公路及其沿线设施中存在的影响行车安全的 明显隐患进行整治，全面提高干线公路的行车安全水平。安保工程重点治理全国2 9 处 危险路段，这些路段大多地处山区，坡陡弯急、路窄，或由于气候多雨雾，视距不良， 不利于安全通行，已连续发生重大交通事故或发生一次伤亡人数十人以上的特大交通事 故。这2 9 处危险路段中，属于连续长大下坡路段有1 6 处，比例高达5 5 。为了作好安 保工程，填补我国等级公路安全对策的有关规范、指南的空白，整体提高我国公路网的 安全水平，交通部立项“公路交通安全应用技术研究”，并确立了1 3 个子课题，意义重 大深远。 相对于公路的平均事故水平，连续长大下坡路段重特大交通事故的发生率较高，所 面临的交通安全形势也更加严峻。在山区建设高等级公路，由于地形和经济条件的限制， 连续长大下坡路段几乎不可避免，随着西部地区公路基础设施建设的快速发展，连续长 大下坡路段的交通安全问题将会越来越突出。表1 2 为几段交通事故多发的长大下坡路 段事故状况。 1 2 交通事故防治技术 多年来，世界各国在广泛调查和研究的基础上，一直在探讨采取更多的交通安全保障技 术来降低交通事故的危害。如汽车安全技术、道路交通工程、安全教育、运输环境改善 等，发达国家经过多年的努力，交通安全状况得到极大的改观，美国、德国、英国、瑞 典、澳大利亚、加拿大和日本等在最近二十多年里其死亡人数和死亡率均呈下降的趋势， 并保持在较低水平。交通安全评价技术就是近年来国外发展起来的针对人、车、路、环 境等要素构成的道路交通运输系统进行危险辨识分析和采取措施的工程技术方法，是一 种预测、预防交通事故的重要手段。交通安全评价技术将传统主要依靠经验进行安全管 理的方法，转变为预先辨识系统的危险因素和危险程度，事先预测、预防和减轻危险的 主动“事前过程”。因此，可以说安全评价是道路交通安全管理和决策科学化的基础，是 依靠现代科学技术预防交通事故的具体体现。道路交通安全性评价的目的是使交通安全 3 第一章概述 以预防为主，确保尽力解决或减少存在的道路交通安全危险因素和隐患。 辎 o _ _ 僻 n 删 口、o 州 寸 磉撼 n_岔 n $ j s$ 越山 骝碴_ 际 廿胬 _ 赠 幡 - n 篓 廿 骝 n i n n t non 一t q 卜 n 辎 8$ 献醚献 赠 f _ 、 “i n 赫 t q o_ 酬 裂骝骝 杈 oh 滔斗 圈0 卜a 米晶$ 钿 | 1 ；| 嘲l 廿 銎之 州划隶冷 寸n l n 艇越 皿碌 辎辎辂 蝴 妄 窨 蘖 r 、 僻悃 悃 h = 碌 长 叹骝 刊酬划 墨 寸 n熟熬然 苎植 廿一 廿迅 廿按廿廿廿 o。t l 导 n g 辎 一 n o - ooo a卜 昌$呙_ 有护栏的部分：振动警示带外侧到护栏的距离不能小于1 5 米； 没有护栏部分：振动警示带外侧到路肩边缘不能小于1 2 米； 自行车禁行的路段没有最小宽度限制。 以上要求允许在3 0 米范围内误差为1 5 0 m m 。如果误差超过1 5 0 m m 或者持续的 长度超过3 0 米，应该停止设置振动警示带，直到能满足这个要求再重新开始设 置。 ( 2 ) 不设置振动警示带路段： 交叉口、桥梁和引道上； 高速公路出口2 3 米范围内； 有疲劳裂缝或其他比较严重破坏的路面上； 即将重修或重新罩面的路段： 路面厚度小于5 1 m m 的路段。 1 8 长安大学硬十学位论立 第三章避险车道的设置 3 1 概述 3 1 1 避险车道的类型 避险车道是设置在山区公路连续长大下坡路段正线行车道外侧，通过将失控汽车分 离出正线交通流，利用制动坡床的坡度阻力和滚动阻力来消除汽车动能迫使失控汽车 减速并停车的一种被动安全工程措施如图31 所示。在避险车道设计应用之前，失控 车辆经常冲出道路，停在路边成堆的沙砾中，有时候冲到山坡上用于滚木的旧路上。由 此，道路工程人员受到启发，设计出了用于救助失控车辆的设施一避险车道。第一条 避险车道于1 9 5 6 年在美国的加利福尼亚州建成到1 9 9 0 年，美国2 7 个州设置了大约 1 7 0 条避险车道i 。 圈3 1 紧急避险车道 圈3 2 常用的避险车道类型 目前常用的避险车道主要有四种类型，如图3 2 所示：上坡坡道型、水平坡道型、 下坡坡道型和沙堆型。形式的选择主要考虑地形、气候、造价、养护维修等因素。其中 最经济合理的形式是上坡坡道型，它能最有效的降低车速，保证安全，效果最差的是f 坡坡道型，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 9 第三章避险车道的设置 廉，在国内比较采的就是这几种坡道型的紧急避险车道，尤是上坡坡道型紧急避险车道 的应用比较多。完善的避险车道应当由避险车道弓 道、避险车道主体、服务车道及其他 附属设施组成，如图3 3 所示。 弋沁 , q 1 g m 仉l o l i 汀一 干线墟遭 a 、 墨睑丘卅、瓷警= 运满心 宣盯 图3 3 避险车道设置示惹图 3 1 2 国内外避险车道研究与应用现状 最早进行避险车道建设的美国加利福尼亚州，该州于1 9 5 6 年建设了第一条为失控 的卡车而设计的避险车道。在1 9 5 6 年到1 9 7 7 年期间，美国先后建设完成达6 0 条以上 的避险车道。实践证明，避险车道对提高失控卡车是一项有效的安全措施。因此，美国 联邦公路管理局于1 9 7 9 年出版了第一部避险车道设计指南：“避险车道设计的临时指 南”。 根据美国有关调查，在有避险车道记录的2 7 个州中，约有1 7 0 个避险车道。大多 数避险车道分布在西部各州，其中，密西西比河东岸的1 2 个州内就分布了6 0 余条。根 据美国国家公路安全部( n h t s a ) 1 9 8 1 年的统计估计每年发生2 4 5 0 起货车冲出路外的 交通事故，这些事故造成的经济损失达3 7 亿美元。其中的2 1 5 0 起货车事故中，由于 在冲出路外时应用了避险车道，其事故损失仅有0 1 亿美元。其余的3 0 0 起事故中，冲 出路外的货车没有采用避险车道，事故损失高达3 6 亿美元。由此可见，避险车道产生 了巨大的经济效益l 吲。 长安大学硕士学位论文 在避险车道设置原则方面，美国联邦公路局( f h w a ) 开发的坡道危险度分级系统 ( g r a d es e v e r i t yr a t i n gs y s t e g s r s ) 至0 目前为止仍是检查连续长大下坡路段是否需要设 置避险车道的分析工具。g s r s 使用预先确定的制动器温度限制( 2 6 0 ) 来建立坡道的最 大安全下坡速度，最大安全速度被定义为以此速度在坡底紧急制动，制动器温度不会超 过预先确定的温度限制。 1 9 7 9 年，e c k r w 完成的“货车避险设施的使用与设置位置的实践与经验”的报告 中，对设置避险车道的影响因素作了如图3 4 的统计： 繁率失挖的比例一 缴拨豹长缆 级坡的壤煌一 缓邀终i ：常鬈所。譬的比例一 缴坡终鹚豹铰况i 警均翻宪避邋 平i j i i 线形的曲獭一 搴故筑摇缱一 道路耀邈泡阐一 地形一 图3 4 紧急避险车道设置必要性1 1 7 1 澳大利亚昆士兰州的公路规划和设计指南指出，在长大下坡存在的地方，在适当位 置设置避险车道是合理的，并指出车辆失控主要是由于过热或机械衰退引起了制动力丢 失，或是由于驾驶员在适当时间换低档失败造成的。 南非的几何设计手册中规定，在有车辆失控事故历史的山区道路，应该考虑设置带 有制动床的避险车道。对于新建道路，在长大下坡无法避免的地方以及由失控车辆引起 的伤害后果可能性比正常情况下大的地方，在项目设计阶段就应该设置带有制动床的避 险车道。指南进一步规定，如果下坡坡度( ) 的平方乘以距坡顶的距离( h - n ) 超过6 0 ，且 坡度超过5 的地方，应考虑设置避险车道。指南还指出，在长直下坡之后紧接长直上 坡的路段，避险车道一般不需要设置，因为即使设置了驾驶员也未必使用【4 1 。 随着我国山区高等级公路的修建和人们对道路使用安全重视程度的增加，我国的工 程科研技术人员也逐渐认识到避险车道是山区公路连续长大下坡路段保证行车安全的 有效工程措施。1 9 9 8 年，北京八达岭高速公路上设置了国内第一条避险车道，之后，避 2 l 第! 章避险车道的设置 险车道数量大幅度增长如1 0 4 国道天台境关岭路段、水任至南宁二级公路河池保平路 段、福建漳龙高速公路和溪段、广东京珠高速公路粤北段、3 1 2 国道风嵋路罗汉洞坡段、 甘肃省内的天崎公路、云南元江至磨黑高速公路、2 1 0 国道陕西宁陕段等在连续长大下 坡路段均设置了避险车道。北京八达岭高速自建成避险车道以来平均每个月有4 0 多 辆车冲进避险车道；甘肃省道3 0 8 线自2 0 0 4 年修建避险车道以来，已使5 4 辆失控车辆 成功避险，挽回经济损失1 2 0 0 万元，重、特大交通事故为零。 我国避险车道的相关研究很少，各地的避险车道设置还没有统一的标准。公路工 程技术标准( j t gb 0 1 2 0 0 3 ) 中只是规定“连续长陡下坡路段，危及运行安全处应设置 避险车道”；交通公路司编著的新理念一公路设计指南中提出在“避险车道应设置在 车辆可能失控的连续长陡下坡路段，一般情况，当平均纵坡 4 ，纵坡连续长度兰3 k m ， 交通组成中大、中型车辆比例较高时，应考虑设置避险车道。”由于设置缺乏科学依据 和规范或指南的； 导我国己建成的避险车道自身也存在着严重的安全隐患，有些不能 保证驶入避险车道的车辆的安全。有的车辆冲入避险车道后冲出避险车道范围坠崖或车 辆悬在避险车道尽头；