10.16638/jki.1671-7988.2021.07.056
燕姣，王远方
（西安航空学院车辆工程学院，陕西西安710077） 摘要：文章主要对山区高速公路长度较大，且坡度较陡路段的交通事故分析，捋清各种事故的共同特点和诱发因素，从事故状况、路线状况、事故原因分析、交通设施的角度对湖北沪渝高速公路鄂西段提出了安全改造方案，由于运营的原因，现在进行安全改造不太可能采用路线的措施。上面所提到的措施可以同时运用，也可以选用其中一种或几种，都将在一定程度上减少事故次数、降低事故严重程度。在此基础上，为鄂西段高速公路的安全管理提出一些参考建议，为高速公路长大下坡路段的安全设计与风险管控提供有益的指导。 关键词：交通工程；长大下坡；安全改造；设施设计
中图分类号：U491.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)07-176-05
Traffic Safety Transformation Plan for Long Longitudinal Slope
of Hubei-Shanghai-Chongqing Expressway*
Yan Jiao, Wang Yuanfang
（School of Vehicle Engineering, Xi'an Aeronautical University, Shaanxi Xi'an 710077）
Abstract: This article analyzes the traffic accidents on the long downhill section of the mountain expressway, summarizes the characteristics of the traffic accidents on the long downhill section of the mountain expressway, and analyzes the Hubei-Shanghai-Chongqing Expressway from the perspective of accident conditions, route conditions, accident cause analysis, and traffic facilities. A safety modification plan was proposed for the western part of the highway. Due to operational reasons, it is unlikely that route measures will be adopted for safety modification. The measures mentioned above can be used at the same time, or one or more of them can be selected, which will reduce the number of accidents and the severity of accidents to a certain extent. On this basis, it provides safety technical guarantee for the construction and management of the western part of Hubei, and at the same time provides a reference for the safety design and management of other expressways growing and downhill.
Keywords: Transportation engineering; Long downhill section; Safety renovation; Facility design
CLC NO.: U491.5 Document Code: A Article ID:1671-7988(2021)07-176-05
前言
在社会经济的快速发展的过程中，我国政府不断加大交通建设投入，使经济发展条件不断优化，但也面临着一系列的交通安全问题。我国绝大多数高速公路都要横贯多个山区，地理环境复杂多变，不同路段的地质环境差异显著，唯有通过连续的弯道进行坡度升降才能克服山区的地形高差问题。虽然平行纵向线形指标与相关的建设标准和施工技术规范相
金刚石磨头作者简介：燕姣（1990-），女，讲师，就职于西安航空学院车辆工程学院，从事交通运输安全工程研究。基金项目：西安航空学院大学生创新创业训练计划项目S201911736055及西安航空学院校级纵向科研项目（编号2019KY0206）资助。
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燕姣 等：湖北沪渝高速长大纵坡交通安全改造方案
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符，但由于连续陡坡道路的行程增加，交通事故的发生概率也随之增大，加上不少山区的地理环境险恶，导致重特大交通事故居多[1-3]。交通事故的发生不仅对人民的生命财产安全造成了严重威胁，还对公路服务职能造成了严重破坏，增加了出行安全风险。尤其是近些年来不断发生的高速公路交通安全事故，引起了社会各界的广泛关注[4-7]。
1 事故状况
公路交通的安全状况与道路建设的地理环境条件存在密切的相关性。2002年，国家交通局发布的调查数据显示：我国每年在山区公路发生交通事故的死亡率高达24%，丘陵地区的交通事故死亡率为17.5%，平原地区为12.3%。根据我国2002年以来的交通事故数据，可以发现死亡率较高的交通事故主要发生在山区地形较为复杂，交通地形较为特殊的西藏、青海、甘肃、新疆等地。2005年，全国共发生47起重特大交通事故，其中山区坠车事故占比高达44.6%，共21起。
按照我国多个山区省份的交通事故现场勘验结果和车辆受损程度评估报告，可以发现山区交通事故普遍具有三大特点：
（1）车辆均存在碰撞摩擦痕迹，几乎有50%的事故由车辆与车辆，或车辆与山体碰撞所致，且大部分事故发生在高速路段。引起事故的原因以超速行驶、违规超车、制动故障居多。
（2）重大交通事故和恶性事故在所有交通事故中的占比最大，其中有50%发生在山岭地区的高速路段。
（3）一旦发生事故，人员伤亡比较严重，财产损失较大。 本文查阅了相关资料和网络图片（有些图片根据网络文字提示搜索），主要以湖北沪渝高速公路鄂西段（原名为沪蓉西高速)为例，介绍高速公路长大纵坡安全改造方案。
2 路线状况
在湖北省境内的沪渝高速公路鄂西段早期的名称为沪蓉西高速，该高速公路是湖北省历史建设工程量最大、资金投入量最大、地质环境复杂程度最高、建设周期最长的高速公路项目，大部分路段集中在山区，其建设难度在全国首屈一指，总行程320公里，穿越数十个高山峡谷，穿越1100米高的鄂西高原，横贯我国第二地质阶梯。整个路段竣工于2009年，投入使用后的车流量较大，是我国东中西部的陆地交通大动脉。
由于沪渝高速公路鄂西段地质环境非常复杂，海拔高度绵延起伏，弯道角度大，陡坡普遍较长，极限指标路段较多，其中高家堰至野三关段设计有长大纵坡3处，基本达到4%～5%的设计极限，渝沪向野三关至榔坪段（23公里）与金龙隧道至高家堰段（27公里）两段长大纵坡也只间隔约20公
里缓坡。
其具有以下特点：
第一，不同路段高差过大，平缓路段较少，爬高路段较陡，整条线路上的纵向坡度较大，桥梁和隧道较多，弯道数量多，坡道长度达，尤其是野山关与高家堰两地的路段下坡行程为53公里，大型运输车辆在载重较大的情况下，下坡过程中的制动力下降，踩刹车频率过高，车辆自燃事故频发。
第二，桥梁与隧道的比高为52.1％，榔坪段与野三关桥隧的比高为83.6％。整条线路上的桥梁总数为325座，平均桥长176035延米，达到特大型标准的桥梁共42座，数座世界级桥梁，如：桥墩高度为178米的龙潭河特大桥墩、横向跨度达900米的四渡河大桥。
第三，整条线路横跨多个地区，跨季候路段较多，全年雨雪冰霜天气较为频繁，安全管理难度较大。80%车辆通行路段有长途车辆行驶，13米长的大型货车与重型货车较多，通行安全管控压力大。
基于长大纵向坡段的高差调节需求，在设计过程中采用了缓坡与陡坡交替的设计方案，虽然在一定程度上满足了技术标准和高速公路建设规范，但在投入使用后的安全问题频发，由于车辆制动频率较高，重载车辆和大型运输车辆的制动器件极容易发生故障，进而出现制动失效撞车事故、坠车事故、弯道冲撞护栏事故，而这些路段上的任何交通事故都会造成严重的人员生命财产损失。
3 交通事故的相关性因素
3.1 车的因素
货车超载问题在我国较为突出，该路段上的过境车辆总数中的货车占比大于40%，且大部分货车载重的货物质量超出车辆载重标准，导致货车在陡坡的刹车制动性能不足，加上连续下坡的坡段线路较多，超重货车会在较短的行程中出现性能故障，进而引发各种安全事故问题。尤其极限路段是安全事故的高发地。 3.2 人的因素
外地司机路况不明。本路段多是过境的货车司机，对本路段线形变化不清楚，对标志不太注意，尤其是缺乏经验的货车司机，因为自己的警惕性不足，安全意识较差，车辆操作不规范。大型货车驾驶员为了避免强制回风对发动机造成损害，在大部分情况下不会主动采用汽刹制动，将刹车轮毂作为主要的刹车制动器，在这些陡峭路段行驶时，刹车频率的增加会造成刹车轮毂的温度上升，当轮毂温度达到300度左右时，刹车片性能大幅下降，制动失效风险急剧增大。2010~2012年期间，320公里长的沪渝高速鄂西段上发生了1321起交通事故，其中因为刹车失灵引发的制动事故占比高达39.2%。 汽车实用技术
178 3.3 道路因素
载重过大或处于超载状态的货车在进入该路段时的初始纵向坡差为0.741%，会让驾驶员产生纵向坡度较为平缓的错误感受，进而习惯性挂空挡进行滑行，在第一个坡段过后，车辆的速度会大幅增加，在进入坡差2.997%和1.796%，长度为660m 和1480m 的第二、第三坡段后，因为高频率的刹车减速操作，车辆轮毂的温度非常高，此时车辆制动性能已经大幅下降；进入第三个3.5%的长大下坡时，发生制动失效的概率非常高，交通事故风险较大。同时，路段上设置有两个较长的隧道和三座大桥，视野条件较差，雨雪天气容易打滑，使路段的危险性进一步增大。 3.4 环境因素
路段周边的山脉较多，低洼地段与陡升路段交替出现，驾驶员很难掌握周围环境与道路环境，加上纵坡较为平缓，导致驾驶员很难发现大长下坡路段，警惕意识不足。该路段位于山岭地段，小山丘较多，常年雨水充沛，雾天较多，车辆行驶路线的可视度较差，交通隐患较多。在连续闯过隧道的过程中，光线的变化会引起驾驶员的视觉疲劳，进而增加了交通事故发生概率。
从上可以看出，车辆进入本路段行驶时，危险系数逐渐增加，尤其到后半部急剧增加，驾驶员不能及时采取措施，是造成交通安全事故的重大隐患。
4 现有安全措施
该路段在安全保护上采用了以下措施：
（1）增设应急车道和避险车道。紧急避险车道（如图1所示），货车制动失效可以进入紧急避险车道。但避险车道与主线路上的交叉角度过大，加上避险车道前端有大量树木遮挡了指示牌，导致驾驶员很难发现避险车道。
图1 紧急避险车道
（2）设置了警示和告示标志。在本路段设置了一些警示和告示标志。但大部分标志版面尺寸较小（如图2所示）、字迹模糊（如图3所示），且受树木遮挡影响，信息不够突出。在出隧道口等部分路段少有安全信息提示标志。
（3）设置了限速标志。在隧道入口设置了限速标志（如图4所示），限速60km/h ，在其他地方无明显限速标志。由于路况较好的错觉，在本路段行驶车速较高，又由于本路段为长大下坡路段，进入隧道车辆也往往超速行驶。
游戏同步器
图2 交通标志牌版面尺寸较小 图3 交通标志牌字迹模糊
（4）设置了电子信息屏。在隧道前方500m 处设置了一处电子显示屏（如图5所示），滚动播出“注意安全”等字幕，提示驾驶员谨慎驾驶。但电子信息屏幕小，不能突出信息的严重性。
图4 隧道入口限速标志 图5 电子显示屏幕较小
（5）设置了震颤标线。在桥梁隧道前设了震颤标线（如图6所示），但大部分震颤标线已磨损严重，不能起到有效的提示作用。
图6 震颤标线已磨损
从上可以看出，虽然采取了以上安全措施，起到一定警示和提示效果，但部分安全措施已老化，标志牌版面尺寸较小、结构形式单一。因此，可进一步完善现有交通安全设施，增强警示和提示效果，减少交通安全事故发生。
5 建议安全改造方案
（1）配置电子显示屏。在长大纵坡前段道路侧方设置警示性的电子屏，滚动播放字幕“前方10KM 路段将进入连续长大下坡路段，请注意行驶安全，做好安全保护准备、前方为雷达测速区域，请将车速控制在60km/h 以下”。
（2）在地面设置震颤标线。由于该路段原有的震颤标线非常少，原有标线磨损严重，已经失去了警示功能。基于车辆行驶安全的考量，应及时予以修复，并在危险路段前段和后段增设震颤标线，增加安全提示标识。例如：在弯道路段、下坡路段、隧道路段、长直坡路段增加震颤标线，对驾驶员起到警示作用。
镀锌钢管连接方式燕姣 等：湖北沪渝高速长大纵坡交通安全改造方案
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大电流导线图7 震颤标线已修复
（3）在桥梁上增加反光凸起标识。由于整个路段上的反光凸起标识较少，夜间行车的安全风险较大，应及时补充安全标识。具体见图8所示：
图8 桥梁上无反光突起路标
（4）增设警告性标识和危险提示标志。在连续长大下坡的入口处设置危险提示标志，详细标注长大坡的形成长度、坡度、弯道数量，为驾驶员提供足够信息；在长大纵坡段前方1km 的道路侧方设置警示性标志牌，提示前方1km 后进入事故多发路段，请注意安全；在两种路段的行程段增设多个警示标志，详细说明前方路段坡度、长度、剩余千米数（图10），请勿空挡驾驶等。
图9 交通标志牌版面尺寸符合视觉标准
图10 交通标志牌字迹清晰
（5）在弯道中增加引导性标志牌。因为该路段的平面曲线半径达到了标准的规定极限，驾驶员在夜间行驶的过程中的方向感较差，为保障行驶安全，应优化道路视觉效果，在弯道路段增设安全提示标志和导向标志。
图11 弯道上的安全提示牌
（6）在桥梁安装闪光警示灯。桥梁上为雨天事故多发路段，由于下雨天的桥梁路面湿滑，冬天结冰较厚，车辆制动时容易出现打滑现象，应在路段前后端设置路面湿滑提示标志，在桥梁中央分隔护栏上设置数个闪光灯，提高桥梁夜间视觉效果，警示驾驶员注意行驶安全。
（7）增加停车检修区。由于重载车辆在行驶过程中的刹车踩踏频率较高，刹车片碳化磨损较快，无形中增加了刹车失灵几率。为减少货车刹车频率，建议在长大下坡路段的中
段修建停车检修区（如图12所示），提示驾驶员前方将进入大桥或隧道路段，请注意驾驶安全。货车在行驶至该位置时，刹车片温度较高，在该区域停车等待刹车片温度下降之后，再上路行驶，能够有效降低因刹车片温度过高引发的安全事故率。
图12 停车检修区
（8）改造避险车道前方线路上的标志牌。因为避险车道前方提示标志会遮挡驾驶员的视线范围（见图13），驾驶员
很难发现前方的避险车道，因此，需要将避险车道指示标识转移至岔路入口处，并在路面和路侧增加箭头提示标识，强化可辨识性与可视性。在避险车道两侧的护栏上，应涂刷反光漆面，增加道路两侧
的可辨识度。
图13 避险车道前方100m 内交通标志设置图
（9）适度增加桥梁护栏高度，提高护栏彩可辨识度。由于长大纵向坡道过后的高架桥两侧被山包围，司机在该
汽车实用技术
180 路段行驶的过程中会产生紧迫感。因而需要在长大纵向下坡路段提高护栏高度，以提高道路两侧的辨识度，降低驾驶员的紧迫感。图14中展示的路段与周边环境的协调性较强，桥梁两侧护栏不明显，急转弯路段极易发生交通事故，应采用与周边环境反差较大的红对护栏进行涂装，对司机起到警示作用。
图14 桥梁现有桥梁景观
（10）采用多种颜对隧道出口路面进行涂装。高速公路速到出口的光线变化较为剧烈，长大纵坡隧道上的光线瞬时反差较大，驾驶员的视觉适应过程较长，容易产生紧张心理，极有可能引发交通事故。因此，尽量用彩路面改善道路光线强度，提高隧道内的光照强度，减少隧道出口的眩光感。
（11）提高护栏防撞等级。本路段现全部采用双波形梁护栏（如图15所示），立柱间距4m ，在高路堤路段事故车辆容易造成二次伤害，建议在危险路段采用加强型三波梁护栏，立柱间距2m ，加强本路段的防撞能力，减少二次事故的发生。
图15 路侧双波形护栏
（12）对现有部分安全设施进行改造。由于现有告示牌和警示牌都为双柱式或单柱式，截面尺寸小，及部分标志牌间距太小，不容易引起驾驶员注意，建议大部分警示或告示牌改为单悬臂式，并尽量采用大截面尺寸，增强警示或告示效果。
6 结语
高速公路的建设需要大量的资金支持，而路段的设计取决于地形条件和环境特点，连续长大坡路段的设计很难避免，这一路段的事故发生几率较高，安全防护措施较少，必须重点研究该路段的安全保障机制，创新安全保护方法，才能减少交通事故发生概率。
本文从事故状况、路线状况、事故原因分析、交通设施的角度对湖北沪渝高速公路鄂西段提出了安全改造方案，由于运营的原因，现在进行安全改造不太可能采用路线的措施。
打塞机上面所提到的措施可以同时运用，也可以选用其中一种或几种，都将在一定程度上减少事故次数、降低事故严重程度。在此基础上，为鄂西段的建设与安全管理提供了重要的技术支持。同时，这也为相同路段上的安全设计与事故风险管理提供了有益参考。
文章中也提到，前一阶段的管理经验和事故资料都证明了重大事故频发的根本原因是大货车超载，如果不彻底解决此问题，本段路的事故状况不可能彻底改善。
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