摘 要：針對目前山區(qū)道路安全設(shè)計過程中存在的若干問題，文章分析了山區(qū)道路安全設(shè)計的一些特點，并提出了山區(qū)道路安全設(shè)計的方法實例，其目的是給相關(guān)從業(yè)人員在進(jìn)行山區(qū)道路安全設(shè)計時提供一些方法與思路。
關(guān)鍵詞：山區(qū)道路安全；平面線形；縱斷面線形；橫斷面線形；雙車道工程
隨著我國社會發(fā)展進(jìn)程的加快，山區(qū)道路工程的建設(shè)數(shù)量越來越大。在實際的設(shè)計過程中，山區(qū)道路的設(shè)計容易受復(fù)雜的地質(zhì)地形條件、已有道路建設(shè)情況以及山區(qū)內(nèi)河流等因素的影響�；诖�，設(shè)計人員應(yīng)從山區(qū)道路設(shè)計過程中的安全影響因素入手，找出安全設(shè)計的控制要點。
1 山區(qū)道路安全設(shè)計特點
山區(qū)道路的安全設(shè)計具有地質(zhì)地形條件復(fù)雜的特點，其影響主要體現(xiàn)在：地勢落差大、橫坡較陡以及變化頻繁等。在此情況下，道路工程進(jìn)行建設(shè)時，就要面臨工程量大、安全標(biāo)準(zhǔn)高等問題。此外，受山區(qū)地理條件的限制，原有道路路基情況較差時，就要求設(shè)計人員通過重新選線來進(jìn)行工程改建。具體來說，就是要結(jié)合原有道路情況，來勘測工程所處的道路建設(shè)條件。此過程中，要求設(shè)計人員要熟悉當(dāng)?shù)氐牡匦畏植�，并具備較高的勘測技術(shù)水平。而山區(qū)的河流對于道路安全設(shè)計來說，其具有沖刷力大、流速快以及水位落差大等特點。針對這一特點，設(shè)計人員在確定道路洪水位時，要充分考慮河流上、下游的斷面情況，進(jìn)而采取具有適用性的山區(qū)道路安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。對于存在較大河流的區(qū)域，在進(jìn)行道路安全設(shè)計過程中必須充分考慮河流變化可能帶來的影響。
2 山區(qū)道路設(shè)計過程中的安全影響因素
山區(qū)道路的線形是保證車輛安全運行的直接載體，其主要包括平面線形、縱斷面線形等�；谏絽^(qū)道路的安全設(shè)計特點，道路線形設(shè)計過程中任何一個不安全指標(biāo)、不良線形組合，均可給道路使用安全帶來一定隱患。因此，設(shè)計人員應(yīng)在明確線形設(shè)計對道路使用安全性影響的基礎(chǔ)上，找出具體的設(shè)計控制方法。
2.1 平面線形
例如，若山區(qū)道路工程設(shè)計時采用平曲線線形模式來保證道路使用的安全性，但設(shè)計人員卻忽略了連接曲線段的直線設(shè)置形式，這就在一定程度上增加了道路投入使用時的事故發(fā)生率。相關(guān)研究表明，影響山區(qū)道路工程平面線形設(shè)計應(yīng)用效果的因素有：平曲線半徑以及平曲線偏角；山區(qū)道路的安全事故發(fā)生率與平曲線半徑成反比關(guān)系。即：當(dāng)山區(qū)道路設(shè)計的曲線半徑增加，道路使用的安全性就呈現(xiàn)降低趨勢。而對于平曲面偏角來說，道路使用的安全性與曲線轉(zhuǎn)角呈拋物線關(guān)系。即當(dāng)平曲面偏角≤24°時，山區(qū)道路交通極易發(fā)生行車安全事故。此外，哈爾濱工業(yè)大學(xué)對某兩條山區(qū)高速公路路面的偏角與安全事故發(fā)生率間的關(guān)系研究表明，平曲線的偏角最大為45°、最小為4°08。如圖1所示，為具體兩條高速公路的安全事故發(fā)生率與平曲線偏角的關(guān)系圖。
圖1 山區(qū)道路行車安全事故發(fā)生率與曲線轉(zhuǎn)角關(guān)系
2.2 縱斷面線形
山區(qū)道路的縱斷面線形設(shè)計要素包括：縱坡度和豎曲線半徑。其中道路的縱坡度設(shè)計直接決定載重汽車能否進(jìn)行安全行駛。如果沒有進(jìn)行有效的設(shè)計，后續(xù)動力性較差以及快速行駛的小型車輛就可能存在超車?yán)щy等情況。在此情況下，車輛一旦強行超車，視距以及安全通行等方面的安全設(shè)計就很難得到應(yīng)有控制。豎曲線半徑的設(shè)計要點在于，實現(xiàn)變坡點處的坡度變化。這里指的過渡曲線是：凸曲線和凹曲線，其半徑大小會直接影響道路的縱斷面過渡效果。具體來說，凸曲線會對駕駛車輛的人員視距造成影響，即凸曲線半徑增大，其行車的視距就會變大。而凸曲線的半徑過小，也容易限制視距。這兩種情況均會引發(fā)山區(qū)道路駕駛?cè)藛T的視距差錯，從而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。
3 山區(qū)道路安全設(shè)計實例
以某山區(qū)雙車道道路工程進(jìn)行路側(cè)安全設(shè)計過程為例，設(shè)計人員需首先明確路側(cè)建設(shè)使用的安全等級。其次，需對影響路側(cè)安全設(shè)計穩(wěn)定性的因素進(jìn)行分析篩選。最后，提出平面線形、縱斷面線形以及其他安全影響因素的設(shè)計控制措施。
3.1 路側(cè)安全等級
路側(cè)安全程度控制，就是指對車輛駛出路外而造成生命財產(chǎn)損失進(jìn)行控制。路側(cè)安全程度控制的越好，其道路使用的安全性就越高。據(jù)相關(guān)人員對大量路段路側(cè)進(jìn)行實地調(diào)研結(jié)果顯示，工程路側(cè)發(fā)生安全事故的嚴(yán)重性被劃分為4個等級。本山區(qū)雙車道道路工程的路側(cè)安全設(shè)計等級為Ⅱ級。這就要求，設(shè)計人員要將路側(cè)凈區(qū)的寬度控制在3m以內(nèi)。與此同時，路側(cè)建設(shè)過程中，可能存在少量、零星的危險障礙物，比如：石頭、樹木、示警樁以及標(biāo)志標(biāo)桿等，應(yīng)對其進(jìn)行適當(dāng)清除。值得注意的是，在距離道路行車道外邊緣較近距離范圍內(nèi)可能存在邊溝、巖壁以及擋墻等障礙物，因此設(shè)計人員應(yīng)將工程邊坡坡度控制在1：3內(nèi)。這樣一來，當(dāng)車輛駛出路側(cè)外但不能自行返回公路時，其所在區(qū)域的安全穩(wěn)定性就能得到一定保證。即：滯留的車輛與連續(xù)或零散障礙物發(fā)生碰撞的概率較小，這就降低了車輛發(fā)生翻車事故的概率。
3.2 路側(cè)穩(wěn)定性因素篩選
山區(qū)道路安全設(shè)計的路側(cè)穩(wěn)定性因素篩選，主要包括兩方面內(nèi)容，分別是：路側(cè)指標(biāo)篩選和路側(cè)指標(biāo)確定。其中路側(cè)安全的指標(biāo)篩選需要考慮諸多因素，即人-車-路-環(huán)境組成的多層次系統(tǒng)。在實際篩選過程中，設(shè)計問題不是由某一獨立因素引起的，而是由于兩個或兩個以上多個因素共同作用的結(jié)果。這是因為山區(qū)道路路側(cè)安全設(shè)計的各個因素之間是相互作用且邏輯關(guān)系緊密的。這就會對路側(cè)安全的指標(biāo)體系選擇造成一定影響，這里指的影響有：主要指標(biāo)影響和次要指標(biāo)影響。為了突出主要影響因素，抓住影響交通安全的主要矛盾，工程采用了基于Spearman相關(guān)性指標(biāo)篩選技術(shù)，對路側(cè)指標(biāo)體系進(jìn)行篩選。結(jié)果表明，應(yīng)用該指標(biāo)篩選技術(shù)后，成功剔除了路側(cè)安全設(shè)計過程中存在的非獨立變量問題，同時還適當(dāng)簡化了選擇過程繁雜的數(shù)據(jù)信息。此外，設(shè)計人員考慮到指標(biāo)因素量綱的不一致問題，需對其進(jìn)行歸一化處理，以得到無量綱的統(tǒng)一數(shù)據(jù)。由此可見，應(yīng)用Spearman相關(guān)性技術(shù)的分析法，能夠?qū)崿F(xiàn)對各個指標(biāo)與路側(cè)安全相關(guān)性信息的有效分析。這是從多層次系統(tǒng)中篩選出與路側(cè)安全密切相關(guān)指標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，設(shè)計人員應(yīng)將其重視起來。而路側(cè)指標(biāo)確定，需要在系統(tǒng)全面的路側(cè)安全影響因素分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建出路側(cè)安全等級評估指標(biāo)體系。該體系是由山區(qū)道路交通量、道路線形、路側(cè)歷史事故以及路側(cè)特征組成，設(shè)計人員應(yīng)按相關(guān)因素對其子系統(tǒng)進(jìn)行分類，以提高路側(cè)穩(wěn)定性因素的篩選效率。
3.3 道路安全設(shè)計方法
3.3.1 平面線形安全設(shè)計
線形選擇是山區(qū)道路進(jìn)行路線設(shè)計的重要組成部分。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)采用圓曲線半徑作為線形設(shè)計形式，這是在地形復(fù)雜且地質(zhì)條件苛刻的環(huán)境下，一種具有安全穩(wěn)定性的設(shè)計方法。但實際設(shè)計時，設(shè)計人員為提高道路工程的安全性，通常采用大半徑圓曲線或是直線作為公路的線形形式。這兩種設(shè)計方法如果沒有得到很好的控制，山區(qū)道路就非常容易出現(xiàn)塌方、滑坡等災(zāi)害。針對這一問題，設(shè)計人員應(yīng)嚴(yán)格遵循安全設(shè)計的原則目標(biāo)來控制平面線形的設(shè)計安全效果。具體來說，設(shè)計人員首先要對山區(qū)道路的建設(shè)地點進(jìn)行相關(guān)的地形地質(zhì)考察。其次，再根據(jù)汽車的行駛軌跡來提高道路線形設(shè)計的安全合理性。最后，將這兩方面影響因素進(jìn)行綜合考慮，從而設(shè)計出科學(xué)有效的平面線形設(shè)計。
3.3.2 縱斷面線形安全設(shè)計
在進(jìn)行山區(qū)道路縱斷面設(shè)計的過程中，先要考慮的是最大縱坡的影響問題。一般情況下，設(shè)計人員大多采用過緩坡度設(shè)計方式來保證縱斷面設(shè)計的安全性。經(jīng)調(diào)查顯示，在實際的設(shè)計應(yīng)用中，過緩坡度設(shè)計方式會延長克服高差所需的展線距離，這就在很大程度上增加了工程的造價。當(dāng)山區(qū)道路的縱坡較大時，行駛車輛就必須通過降低運行速度來提高行車安全。在此過程中，就容易出現(xiàn)超車?yán)щy的問題，小汽車和其他快速行駛車輛的自由度就會受到影響。這種情況，就會增加山區(qū)道路安全事故的發(fā)生率。因而，設(shè)計人員在進(jìn)行斷面設(shè)計的過程中，要慎重使用最大縱坡。
此外，設(shè)計時還要充分考慮縱坡的長度設(shè)置。因為，車輛在實際運行中，尤其是大型載重貨車需要道路提供一個穩(wěn)定的坡長來支撐其安全行駛。山區(qū)道路的設(shè)計人員，要想提高縱坡長度的設(shè)計效果，必須對前后縱坡情況、交通構(gòu)成以及其他影響因素進(jìn)行綜合考慮，只有這樣才能使其發(fā)揮出靈活性作用。值得注意的是，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大值可作為設(shè)計人員進(jìn)行縱斷面設(shè)計的指導(dǎo)依據(jù)。
3.3.3 設(shè)置緊急避險車道
經(jīng)調(diào)查，山區(qū)道路在使用的過程中，大型貨車超載、客車超載是常見的問題現(xiàn)象。這些問題的存在，是人們沒有將山區(qū)道路的使用安全性重視起來的原因。如果這些問題始終得不到控制，當(dāng)超載的車輛行駛至下坡段時，就要通過長時間的剎車來保證安全運行。在此過程中，車輛的剎車轂溫度會升高，且輪胎也會與地面產(chǎn)生激烈的摩擦，進(jìn)而造成溫度升高。長此以往，會導(dǎo)致車輛的制動性能逐漸衰減，從而影響行車安全性。在這種情況下，設(shè)計人員在進(jìn)行道路設(shè)計時，可通過設(shè)置緊急避險通道來降低安全事故的發(fā)生概率。具體來說，就是當(dāng)車輛的駕駛?cè)藛T發(fā)現(xiàn)車輛存在制動問題時，就可將失控的車輛駛?cè)氡茈U車道來避免人員和財產(chǎn)出現(xiàn)傷亡和損失。
4 結(jié)語
綜上所述，隨著對山區(qū)道路建設(shè)力度的加大，其建設(shè)的安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高。因此，需要設(shè)計人員在明確山區(qū)道路設(shè)計過程中存在的安全影響因素基礎(chǔ)上，來提高山區(qū)道路的設(shè)計質(zhì)量以保證其后期安全使用性。具體來說，就是通過準(zhǔn)確劃分路側(cè)安全等級、準(zhǔn)確篩選路側(cè)穩(wěn)定性因素以及合理采用安全設(shè)計指標(biāo)來提高道路使用的安全性。
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