山區(qū)公路長大下坡路段避險車道安全評價體系構建與實證研究一、引言1.1研究背景與意義山區(qū)公路作為連接山區(qū)與外界的重要交通紐帶，對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、資源開發(fā)以及居民出行起著至關重要的作用。然而，由于山區(qū)地形復雜、地勢起伏大，公路建設往往面臨諸多挑戰(zhàn)，其中長大下坡路段的安全問題尤為突出。據(jù)統(tǒng)計，在山區(qū)公路交通事故中，因連續(xù)長下坡導致的事故占比較高，且這類事故通常后果嚴重，造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。山區(qū)公路長大下坡路段具有坡度大、坡道長的特點，車輛在行駛過程中持續(xù)處于加速狀態(tài)，為控制車速，駕駛員需頻繁使用剎車制動。頻繁制動會使車輛制動系統(tǒng)溫度急劇升高，引發(fā)制動熱衰退現(xiàn)象，嚴重時甚至導致剎車失靈。一旦車輛制動失效，駕駛員將難以控制車速和方向，極易引發(fā)碰撞、側(cè)翻等惡性交通事故。此外，長大下坡路段常伴有彎道、隧道等復雜路況，加上惡劣天氣條件（如暴雨、濃霧、冰雪等）的影響，進一步增加了行車風險。避險車道作為一種重要的交通安全設施，專門為制動失靈車輛提供緊急避險場所。它能夠使失控車輛迅速駛離主線，通過設置上坡路段、制動砂床、減速設施等，有效消耗車輛動能，使其安全減速直至停止，從而避免事故的發(fā)生或減輕事故的嚴重程度。國內(nèi)外實踐證明，合理設置的避險車道在降低山區(qū)公路長大下坡路段事故發(fā)生率和傷亡損失方面發(fā)揮了顯著作用。例如，某山區(qū)高速公路在設置避險車道后，因剎車失靈導致的事故數(shù)量明顯減少，事故傷亡人數(shù)也大幅降低。然而，目前我國山區(qū)公路避險車道的設計和建設仍存在一些問題。部分避險車道設置位置不合理，未能充分考慮車輛行駛軌跡和駕駛員視線；一些避險車道的長度、坡度、制動材料等參數(shù)設計不科學，導致減速效果不佳；還有些避險車道的附屬設施不完善，如標志標線不清晰、照明條件差、救援設備不足等，影響了其使用效率和安全性。因此，對山區(qū)公路長大下坡路段避險車道進行安全評價，找出存在的問題和不足，提出針對性的改進措施，對于提高避險車道的安全性和有效性具有重要的現(xiàn)實意義。通過科學的安全評價，可以為避險車道的設計、建設和運營管理提供理論依據(jù)和技術支持。在設計階段，根據(jù)評價結(jié)果優(yōu)化避險車道的位置、幾何參數(shù)和結(jié)構形式，確保其能夠滿足車輛避險的需求；在建設過程中，嚴格按照評價標準進行施工，保證工程質(zhì)量；在運營管理階段，通過定期評價及時發(fā)現(xiàn)避險車道存在的安全隱患，采取相應的維護和改進措施，使其始終處于良好的運行狀態(tài)。此外，安全評價還可以為交通管理部門制定合理的交通管制措施和應急預案提供參考，提高應對突發(fā)事故的能力，保障山區(qū)公路的交通安全和暢通。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀避險車道的研究始于20世紀中葉，美國在1956年率先在山區(qū)公路設置了避險車道，此后，隨著山區(qū)公路建設的發(fā)展，國內(nèi)外學者圍繞避險車道的設計、安全評價等方面展開了廣泛而深入的研究。國外對避險車道的研究起步較早，在設計理論和實踐應用方面積累了豐富的經(jīng)驗。美國各州交通運輸部（AASHTO）制定的相關設計指南，對避險車道的位置選擇、幾何設計、制動材料等方面給出了詳細的規(guī)定和建議。其強調(diào)避險車道應設置在連續(xù)長下坡路段，且入口位置要保證駕駛員有足夠的視距和反應時間。在幾何設計上，根據(jù)車輛類型和行駛速度確定合理的車道長度、坡度和寬度。例如，對于重型貨車較多的路段，會適當增加避險車道的長度和坡度，以確保車輛能夠安全減速。在制動材料方面，美國常用的有礫石、砂等，通過試驗研究不同材料的制動性能，優(yōu)化材料的粒徑級配和鋪設厚度，提高制動效果。歐洲國家如德國、法國等，也在避險車道研究方面取得了重要成果。德國注重避險車道與道路整體安全系統(tǒng)的融合，通過智能交通技術實現(xiàn)對避險車道的實時監(jiān)測和管理。利用傳感器監(jiān)測避險車道的使用情況、車輛駛?cè)胨俣鹊刃畔ⅲ皶r發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，并通過交通信號系統(tǒng)向駕駛員提供預警。法國則在避險車道的結(jié)構設計上進行創(chuàng)新，研發(fā)出多種新型的減速設施，如可變形的防撞墊、振蕩標線等，有效提高了避險車道的安全性和可靠性。國內(nèi)對避險車道的研究相對較晚，但近年來隨著山區(qū)公路建設的快速發(fā)展，相關研究也取得了顯著進展。在避險車道設計方面，國內(nèi)學者結(jié)合我國山區(qū)公路的特點，對設置條件、位置選擇、幾何參數(shù)等進行了深入研究。通過對大量事故數(shù)據(jù)的分析，提出當平均縱坡≥4%，縱坡連續(xù)長度≥3km，交通組成中大、中型重車占50%以上時，應考慮設置避險車道。在位置選擇上，強調(diào)避險車道應設置在直線段或大半徑平曲線路段，入口前要保證足夠的視距，出口位置要便于車輛安全駛?cè)搿Ｔ趲缀螀?shù)設計方面，研究了不同車型、行駛速度和坡度條件下，避險車道的長度、寬度和坡度的合理取值范圍。例如，對于設計速度為80km/h的山區(qū)高速公路，避險車道的長度一般建議在150-200米之間，寬度不小于4.5米，坡度根據(jù)實際情況在3%-5%之間。在避險車道安全評價方面，國內(nèi)學者采用多種方法建立評價指標體系和評價模型。如運用層次分析法（AHP）確定各評價指標的權重，結(jié)合模糊綜合評價法、灰色關聯(lián)分析法等對避險車道的安全性進行綜合評價。通過建立目標層、準則層和指標層的評價體系，從設置位置、幾何參數(shù)、制動性能、附屬設施等多個方面對避險車道進行評價。以貴州某山區(qū)高速公路的避險車道為例，運用AHP-模糊綜合評價法對其安全性進行評價，結(jié)果表明該避險車道在設置位置和幾何參數(shù)方面基本滿足要求，但在制動性能和附屬設施方面存在一定的改進空間。盡管國內(nèi)外在山區(qū)公路避險車道研究方面取得了眾多成果，但仍存在一些不足之處。一方面，現(xiàn)有研究在避險車道的設計參數(shù)優(yōu)化上，對不同地區(qū)的地形、氣候、交通流量等因素的綜合考慮還不夠全面。例如，在高海拔寒冷地區(qū)，制動材料可能會受到低溫影響，其制動性能會發(fā)生變化，但目前相關研究較少涉及這方面的內(nèi)容。另一方面，在安全評價方面，評價指標體系和評價方法的通用性和準確性還有待提高。不同的評價方法可能會得出不同的評價結(jié)果，缺乏統(tǒng)一的評價標準，導致評價結(jié)果的可靠性和可比性受到影響。此外，對于避險車道的運營管理和維護方面的研究相對較少，如何確保避險車道在長期使用過程中始終保持良好的性能和安全性，還需要進一步深入研究。1.3研究內(nèi)容與方法本研究將圍繞山區(qū)公路長大下坡路段避險車道的安全評價展開，主要研究內(nèi)容涵蓋以下幾個方面：構建避險車道安全評價指標體系：從設置位置、幾何參數(shù)、制動性能、附屬設施等多個維度出發(fā)，全面分析影響避險車道安全性的因素。例如，設置位置需考慮與主線的銜接、駕駛員視距等；幾何參數(shù)包括長度、寬度、坡度等；制動性能涉及制動材料的選擇和制動效果；附屬設施涵蓋標志標線、照明、救援設備等。通過對這些因素的深入研究，構建科學合理、全面系統(tǒng)的安全評價指標體系，為后續(xù)的評價工作奠定基礎。選擇與優(yōu)化安全評價方法：對現(xiàn)有的安全評價方法，如層次分析法（AHP）、模糊綜合評價法、灰色關聯(lián)分析法等進行深入研究和對比分析。結(jié)合山區(qū)公路避險車道的特點和實際需求，選擇最適宜的評價方法，并對其進行優(yōu)化改進，以提高評價結(jié)果的準確性和可靠性。例如，運用AHP法確定各評價指標的權重時，通過專家問卷調(diào)查和數(shù)據(jù)分析，確保權重分配的合理性。開展案例分析與實證研究：選取典型的山區(qū)公路長大下坡路段避險車道作為研究對象，收集相關數(shù)據(jù)資料，運用構建的評價指標體系和優(yōu)化后的評價方法進行安全評價。對評價結(jié)果進行深入分析，找出避險車道存在的安全隱患和問題，提出針對性的改進措施和建議。例如，對某山區(qū)高速公路的避險車道進行評價后，發(fā)現(xiàn)其制動材料的磨損嚴重，導致制動性能下降，據(jù)此建議及時更換制動材料，提高制動效果。提出避險車道安全提升策略：根據(jù)評價結(jié)果和研究結(jié)論，從設計、建設、運營管理等多個環(huán)節(jié)提出全面的避險車道安全提升策略。在設計階段，優(yōu)化避險車道的布局和參數(shù)設計；在建設過程中，加強質(zhì)量控制，確保工程質(zhì)量；在運營管理階段，建立健全維護保養(yǎng)制度，加強日常巡查和監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和處理安全隱患。例如，制定詳細的避險車道維護計劃，定期對制動材料、標志標線等進行檢查和維護。在研究方法上，本研究將綜合運用多種方法，確保研究的科學性和可靠性：文獻研究法：廣泛查閱國內(nèi)外相關文獻資料，包括學術論文、研究報告、設計規(guī)范等，全面了解山區(qū)公路避險車道的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，掌握已有的研究成果和實踐經(jīng)驗，為研究提供理論支持和參考依據(jù)。通過對文獻的梳理和分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有研究的不足之處，明確本研究的重點和方向。實地調(diào)研法：深入山區(qū)公路現(xiàn)場，對避險車道的實際設置情況、使用狀況、周邊環(huán)境等進行實地觀察和測量。與交通管理部門、公路養(yǎng)護單位等相關人員進行交流訪談，了解避險車道在運營管理過程中存在的問題和需求。通過實地調(diào)研，獲取第一手資料，為研究提供真實可靠的數(shù)據(jù)支持。定量分析與定性分析相結(jié)合：在構建評價指標體系和選擇評價方法時，運用定量分析方法，如數(shù)學模型、統(tǒng)計分析等，對相關數(shù)據(jù)進行量化處理，確保評價結(jié)果的準確性和客觀性。同時，結(jié)合定性分析方法，如專家經(jīng)驗判斷、案例分析等，對一些難以量化的因素進行綜合評估，使評價結(jié)果更加全面、合理。例如，在確定評價指標權重時，既運用數(shù)學方法進行計算，又參考專家的意見和經(jīng)驗，使權重分配更加科學合理。案例分析法：通過對典型案例的深入分析，驗證評價指標體系和評價方法的有效性和實用性?？偨Y(jié)成功經(jīng)驗和失敗教訓，為其他山區(qū)公路避險車道的安全評價和改進提供借鑒和參考。例如，對多個不同地區(qū)、不同類型的避險車道案例進行分析，對比評價結(jié)果，找出影響避險車道安全性的關鍵因素和共性問題。二、山區(qū)公路長大下坡路段特性與避險車道概述2.1山區(qū)公路長大下坡路段特點山區(qū)公路受地形地貌影響顯著，通常呈現(xiàn)出復雜多變的特征。山區(qū)多山地、丘陵與崎嶇高原，地勢起伏大，高差懸殊。例如，在橫斷山脈地區(qū)，山峰與谷底的相對高差可達數(shù)千米，這使得公路建設不得不頻繁跨越山谷、翻越山嶺，路線在平、縱、橫三個方面均受到極大約束。在這種地形條件下，公路路線往往蜿蜒曲折，平面線形多由曲線組成，圓曲線半徑較小，緩和曲線長度受限，導致車輛行駛時需頻繁改變方向，增加了駕駛操作的難度和行車風險。山區(qū)的氣候條件復雜多樣，對公路行車安全也產(chǎn)生諸多不利影響。山區(qū)降雨量大且集中，暴雨天氣頻發(fā)，容易引發(fā)山洪、泥石流、滑坡等地質(zhì)災害，沖毀公路設施，阻斷交通，甚至危及車輛和人員安全。如在四川雅安地區(qū)，每年夏季的暴雨季節(jié)，山區(qū)公路常因泥石流導致交通中斷。同時，山區(qū)晝夜溫差大，夜間氣溫較低，在冬季或高海拔地區(qū)，路面容易結(jié)冰積雪，降低路面摩擦系數(shù)，使車輛行駛穩(wěn)定性變差，制動距離增大，極易發(fā)生側(cè)滑、甩尾等事故。此外，山區(qū)云霧天氣較多，低能見度嚴重影響駕駛員視線，使其難以準確判斷路況和車輛間距，增加了碰撞事故的發(fā)生概率。長大下坡路段作為山區(qū)公路的典型路段，具有獨特的幾何特征，這些特征對行車安全有著至關重要的影響。長度方面，長大下坡路段坡長較長，一般超過3km，有的甚至長達十幾公里。如云南元磨高速公路的大風埡口路段，連續(xù)下坡長度達27km。較長的坡長使得車輛持續(xù)處于下坡行駛狀態(tài)，重力勢能不斷轉(zhuǎn)化為動能，車速逐漸加快，駕駛員需長時間控制車速，增加了駕駛疲勞度和操作失誤的可能性。坡度是長大下坡路段的關鍵幾何參數(shù)，其大小直接影響車輛的行駛安全。山區(qū)公路長大下坡路段的坡度通常較大，一般在4%-8%之間，部分特殊路段坡度甚至超過10%。較大的坡度會使車輛在下坡過程中受到更大的重力分力作用，加速更快，制動難度增大。當車輛以較高速度行駛在下坡路段時，若遇到緊急情況需要制動，由于坡度的影響，制動距離會顯著增加。根據(jù)相關研究，在坡度為6%的下坡路段，車輛的制動距離相比平路會增加約30%-50%，這大大增加了車輛失控的風險。曲線半徑也是影響長大下坡路段行車安全的重要因素。在長大下坡路段，常常會出現(xiàn)小半徑的平曲線或豎曲線。小半徑平曲線會使車輛在行駛過程中產(chǎn)生較大的離心力，若駕駛員操作不當或車速過快，車輛容易偏離車道，發(fā)生側(cè)翻或碰撞事故。豎曲線則會改變車輛的行駛視線和行駛軌跡，當車輛行駛在凹形豎曲線底部時，駕駛員視線受阻，難以觀察到前方路況；而在凸形豎曲線頂部，車輛的行駛穩(wěn)定性會受到影響，容易出現(xiàn)騰空現(xiàn)象，導致駕駛員對車輛的控制能力下降。例如，在貴州某山區(qū)公路的長大下坡路段，一處小半徑平曲線與陡坡相結(jié)合，由于駕駛員在轉(zhuǎn)彎時未能及時減速，導致多起車輛沖出路面的事故發(fā)生。2.2避險車道的作用與原理避險車道是指在山區(qū)公路長大下坡路段行車道外側(cè)專門增設的，供速度失控車輛駛離正線并安全減速的專用車道，又被稱為“救命道”。它主要由引道、制動車道、服務車道及附屬設施等構成。引道是連接高速公路主線和避險車道的路段，其作用是使失控車輛從正線順利轉(zhuǎn)向進入避險車道；制動車道是供失控車輛減速的關鍵路段，通常設置在引道之后；服務車道則為失控車輛提供諸如緊急停車、救援等服務；附屬設施包括路側(cè)護欄、防撞設施、施救錨栓、呼救電話、照明等，這些設施為失控車輛提供必要的安全保障和幫助。根據(jù)不同的道路要素，避險車道主要分為以下四種類型：上坡道型、水平坡道型、下坡道型和砂堆型。上坡道型是較為常用的形式，車輛的停止依靠坡床材料與輪胎間的滾動阻力和坡床面的坡度阻力共同作用實現(xiàn)，所需長度相對較短。水平坡道型車輛的停止則完全依靠坡床材料與輪胎間的滾動阻力，所需長度較長，一般在特殊情況下采用。下坡道型車輛的停止僅憑坡床材料與輪胎間滾動阻力實現(xiàn)，且坡度阻力會助推汽車向前滑行，所以所需長度更長，通常在不得已的情況下經(jīng)過論證后采用。砂堆型車輛的停止原理與上坡道型相似，區(qū)別在于坡床砂堆厚度和滾動阻力系數(shù)是漸變增大的，所需長度更短，但由于砂堆減速過于強烈，容易引發(fā)二次事故，因此較少被采用。避險車道在保障山區(qū)公路交通安全方面發(fā)揮著至關重要的作用，其主要作用體現(xiàn)在以下兩個方面：一是使失控車輛從主線中分流，避免對主線車輛造成干擾。在山區(qū)公路長大下坡路段，一旦車輛制動失效，若不能及時駛離主線，高速行駛的失控車輛極易與主線正常行駛的車輛發(fā)生追尾、刮擦等事故，嚴重影響主線交通的正常秩序和安全。避險車道與主線分離角較小，設置在行車道右側(cè)，方便失控車輛迅速從主線分流駛出，有效防止失速車輛對主線正常通行車輛造成危害。二是使失控車輛平穩(wěn)停車，避免出現(xiàn)人員傷亡、車輛嚴重損壞等現(xiàn)象。失控車輛在駛?cè)氡茈U車道后，通過制動車道的上坡坡度、制動材料的摩擦作用以及相關減速設施，能夠相對平穩(wěn)地減速和停車，最大限度地減少事故造成的損失，保障駕駛員和乘客的生命安全，降低車輛和貨物的損壞程度。避險車道的工作原理基于能量轉(zhuǎn)化和摩擦耗能的理論。當失控車輛駛?cè)氡茈U車道時，主要通過兩種方式消耗車輛的動能，使其安全停止。其一，利用避險車道的上坡坡度，將車輛的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。以一輛質(zhì)量為m的車輛為例，假設其初始速度為v，駛?cè)肫露葹閕的上坡避險車道。根據(jù)能量守恒定律，車輛在行駛過程中，動能E?=1/2mv2，隨著車輛沿上坡道行駛，高度逐漸增加，重力勢能E?=mgh（其中h為車輛上升的高度，h與坡度i和行駛距離s有關，h=i×s）不斷增大，動能相應減小。例如，當車輛以80km/h（約22.2m/s）的速度駛?cè)肫露葹?%的上坡避險車道時，行駛一定距離后，車輛的動能會顯著降低，速度逐漸減慢。其二，依靠制動車道鋪設的特殊材料，如滾動摩擦力較大的沙石、較為松軟的礫石等，增加車輛行駛過程中的摩擦阻力，將動能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。這些材料與車輛輪胎之間產(chǎn)生較大的滾動摩擦力，使車輛在行駛過程中受到持續(xù)的阻力作用。根據(jù)摩擦力公式F=μN（其中F為摩擦力，μ為摩擦系數(shù)，N為正壓力，在水平路面上N=mg，m為車輛質(zhì)量，g為重力加速度），在制動車道上，由于材料的摩擦系數(shù)μ較大，車輛受到的摩擦力F增大，從而消耗車輛的動能，實現(xiàn)減速停車。例如，當車輛駛?cè)脘佋O沙石的制動車道時，沙石與輪胎間的摩擦系數(shù)約為0.5-0.8，相比普通路面的摩擦系數(shù)（約0.2-0.4）明顯增大，車輛在行駛過程中會受到更大的阻力，能夠更有效地減速。通過這兩種方式的協(xié)同作用，避險車道能夠?qū)⑹Э剀囕v的動能快速轉(zhuǎn)化和消耗，使車輛在安全的距離內(nèi)平穩(wěn)停止，避免事故的發(fā)生或減輕事故的嚴重程度。2.3避險車道的結(jié)構組成避險車道作為保障山區(qū)公路長大下坡路段行車安全的關鍵設施，其結(jié)構組成涵蓋引道、制動車道、服務車道以及附屬設施等多個部分，各部分相互協(xié)作，共同實現(xiàn)避險車道的安全功能。引道是連接高速公路主線與避險車道的重要過渡路段，其主要功能是引導失控車輛從主線順利轉(zhuǎn)向進入避險車道。引道的設計需充分考慮與主線的銜接關系，通常采用較小的分離角，以確保車輛能夠平穩(wěn)駛?cè)耄苊庖蚪嵌冗^大導致車輛失控或發(fā)生碰撞。同時，引道的長度應保證駕駛員有足夠的反應時間和操作空間，能夠在發(fā)現(xiàn)車輛失控后及時做出決策并安全駛?cè)氡茈U車道。一般來說，引道長度會根據(jù)主線設計速度、車輛行駛狀態(tài)以及駕駛員反應時間等因素綜合確定，例如在設計速度為80km/h的山區(qū)高速公路中，引道長度可能在50-80米左右。此外，引道的線形應盡量保持直線或采用較大半徑的曲線，減少車輛行駛過程中的離心力，提高行駛穩(wěn)定性。制動車道是避險車道的核心部分，其作用是使失控車輛在駛?cè)牒竽軌蜓杆贉p速直至停止。制動車道通常設置在引道之后，主要通過兩種方式實現(xiàn)減速功能：一是利用上坡坡度，將車輛的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，從而降低車速；二是鋪設特殊的制動材料，如滾動摩擦力較大的沙石、較為松軟的礫石等，增加車輛行駛過程中的摩擦阻力，消耗車輛動能。制動車道的坡度和長度是影響其減速效果的關鍵參數(shù)。坡度的設計需根據(jù)車輛類型、行駛速度以及制動材料的性能等因素綜合考慮，一般上坡道型避險車道的坡度在3%-10%之間，如對于重型貨車較多的路段，為確保有效減速，坡度可能會設置在6%-8%。長度則需根據(jù)車輛駛?cè)胨俣?、坡度以及制動材料的制動性能等通過計算確定，以保證車輛能夠在安全距離內(nèi)停止。例如，當車輛以100km/h的速度駛?cè)肫露葹?%、鋪設沙石制動材料的制動車道時，經(jīng)過計算，制動車道長度可能需要達到150-200米。服務車道是為失控車輛提供緊急停車、救援等服務的專用車道，它與制動車道相互配合，保障避險過程的順利進行。服務車道通常設置在制動車道一側(cè)，寬度一般不小于3米，以便救援車輛和設備能夠順利通行。在服務車道上，會配備必要的救援設施，如施救錨栓、救援工具存放點等，方便在車輛失控停穩(wěn)后，救援人員能夠迅速開展救援工作，將車輛拖離或進行維修。同時，服務車道還可以作為駕駛員在緊急情況下的臨時停車點，使其能夠在安全的環(huán)境中等待救援。附屬設施是避險車道正常運行和發(fā)揮作用的重要保障，包括標志標線、照明、防撞設施等多個方面。標志標線用于引導駕駛員識別避險車道的位置和行駛方向，提前做好駛?cè)霚蕚?。在避險車道前方適當位置至引道處，會逐次設置避險車道提示標志，如“前方避險車道”“緊急避險車道”等，標志的形狀、顏色和尺寸應符合相關標準規(guī)范，具有足夠的醒目性和辨識度。標線方面，通常用紅色和白色的方格標線來表示避險車道的位置和范圍，每個方格子寬1.5m，長3m，標線設置寬度至少4.5m，起于硬路肩或者右側(cè)路緣帶的外邊界，止于制動坡床之前，清晰地指示車輛行駛軌跡。照明設施對于夜間或低能見度條件下避險車道的使用至關重要。良好的照明能夠確保駕駛員在光線不佳的情況下及時發(fā)現(xiàn)避險車道，準確判斷其位置和行駛方向。照明設施一般沿避險車道全線布置，采用路燈、投光燈等照明設備，保證路面有足夠的亮度和均勻度。例如，在一些山區(qū)高速公路的避險車道，每隔30-50米設置一盞路燈，路燈高度在8-10米左右，以滿足夜間照明需求。防撞設施主要設置在避險車道的兩側(cè)和端部，用于防止失控車輛沖出車道，保護車輛和人員安全。在避險車道兩側(cè)，通常設置路側(cè)護欄，如波形梁護欄、纜索護欄等，護欄的強度和高度應根據(jù)車輛行駛速度和可能的碰撞能量進行設計，能夠有效阻擋車輛的碰撞。在端部，會設置防撞墊、防撞桶等設施，這些設施具有良好的緩沖吸能性能，當車輛撞擊端部時，能夠吸收和分散碰撞能量，減輕車輛的損壞程度和人員傷亡。例如，一些防撞墊采用橡膠、泡沫等材料制成，能夠在碰撞時發(fā)生變形，吸收車輛的動能，將車輛安全停止。三、避險車道安全評價指標體系構建3.1安全性評價指標選取原則全面性原則要求選取的指標能夠全面涵蓋影響避險車道安全的各個方面，包括但不限于避險車道的設置位置、幾何參數(shù)、制動性能、附屬設施以及環(huán)境條件等。例如，設置位置方面，不僅要考慮與主線的銜接是否順暢，還要關注駕駛員在行駛過程中能否及時、準確地發(fā)現(xiàn)避險車道入口，以及入口處的視距是否滿足要求。幾何參數(shù)則涉及避險車道的長度、寬度、坡度等，這些參數(shù)直接影響車輛在避險車道內(nèi)的減速效果和行駛穩(wěn)定性。制動性能指標涵蓋制動材料的摩擦系數(shù)、制動材料的耐久性等，它們決定了車輛在避險車道上的制動能力。附屬設施方面，像標志標線是否清晰醒目、照明設施是否充足、救援設備是否齊全等，都對避險車道的安全使用有著重要影響。環(huán)境條件因素包括當?shù)氐臍夂驙顩r（如暴雨、冰雪、濃霧等惡劣天氣對避險車道的影響）、周邊地形地貌（是否存在山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災害隱患）等，這些因素可能會改變避險車道的使用條件，進而影響其安全性。通過全面考慮這些因素，選取相應的評價指標，能夠確保評價結(jié)果準確反映避險車道的整體安全狀況，避免因遺漏重要因素而導致評價結(jié)果的片面性。科學性原則強調(diào)指標的選取必須基于科學的理論和方法，具有明確的物理意義和實際應用價值。在確定指標時，要依據(jù)交通工程學、力學、材料科學等相關學科的原理，結(jié)合山區(qū)公路長大下坡路段的特點以及避險車道的工作原理進行分析。例如，在計算避險車道的長度時，需要運用能量守恒定律和車輛動力學原理，綜合考慮車輛的初始速度、質(zhì)量、制動材料的摩擦系數(shù)以及避險車道的坡度等因素，通過科學的計算公式來確定合理的長度指標。對于制動材料的選擇，要依據(jù)材料科學的知識，研究不同材料的物理性能和力學特性，選取能夠提供足夠摩擦力且耐久性好的材料，并將其相關性能參數(shù)作為評價指標，如摩擦系數(shù)、磨損率等。同時，指標的定義和計算方法要具有科學性和準確性，避免主觀隨意性，確保評價結(jié)果能夠真實、可靠地反映避險車道的安全性能?？刹僮餍栽瓌t要求選取的指標應便于獲取數(shù)據(jù)，并且能夠通過實際測量或統(tǒng)計分析等方法進行量化評價。在實際應用中，指標的數(shù)據(jù)來源應具有可靠性和可重復性，能夠通過現(xiàn)場調(diào)查、實驗測試、交通監(jiān)測系統(tǒng)等途徑獲取。例如，對于避險車道的幾何參數(shù)，如長度、寬度、坡度等，可以通過實地測量直接得到準確的數(shù)據(jù)。對于一些難以直接測量的指標，如制動材料的摩擦系數(shù)，可以通過實驗室測試或?qū)嶋H車輛制動試驗來獲取。標志標線的清晰程度可以通過現(xiàn)場觀察和問卷調(diào)查等方式進行評估，將駕駛員對標志標線的識別準確率作為量化指標。此外，指標的計算方法應簡單明了，易于操作，避免過于復雜的計算過程和難以理解的數(shù)學模型，以便在實際工程中能夠方便地應用于避險車道的安全評價工作。獨立性原則要求各評價指標之間應相互獨立，不存在顯著的相關性或包含關系。這是為了避免在評價過程中重復考慮某些因素，導致評價結(jié)果的偏差。例如，在選取幾何參數(shù)指標時，長度、寬度和坡度這三個指標應分別獨立反映避險車道不同方面的幾何特征，它們之間不應存在直接的數(shù)學關系或因果關聯(lián)。如果某個指標能夠通過其他指標簡單推導得出，或者與其他指標存在高度的線性相關性，那么就不符合獨立性原則，應予以調(diào)整或剔除。通過保證指標的獨立性，可以使評價指標體系更加簡潔、合理，提高評價結(jié)果的準確性和有效性，使每個指標都能獨立地對避險車道的安全狀況提供有價值的信息。3.2具體評價指標分析3.2.1設置位置指標避險車道的設置位置與主線線形、縱坡、視距等因素密切相關，對車輛能否順利駛?cè)氡茈U車道起著決定性作用。主線線形是影響避險車道設置位置的重要因素之一。若避險車道設置在小半徑曲線路段，車輛在行駛過程中會受到較大的離心力作用，這不僅增加了駕駛員的操作難度，還容易導致車輛失控。當車輛以較高速度行駛在小半徑曲線上，突然發(fā)現(xiàn)需要駛?cè)氡茈U車道時，駕駛員可能因來不及準確判斷和操作，使車輛無法順利進入避險車道，甚至發(fā)生側(cè)翻等嚴重事故。因此，避險車道宜設置在直線段或大半徑平曲線路段，這樣可以減小駕駛員的操作難度，確保車輛能夠平穩(wěn)、安全地駛?cè)?。縱坡條件對避險車道的設置位置也有顯著影響。在連續(xù)長大下坡路段，車輛持續(xù)加速，制動系統(tǒng)容易過熱失效，此時合理設置避險車道至關重要。一般來說，避險車道應設置在縱坡變化較小、相對平緩的路段，避免設置在陡坡或變坡點附近。若設置在陡坡處，車輛駛?cè)氡茈U車道時速度過快，制動難度增大，可能導致車輛無法在避險車道內(nèi)安全減速；而設置在變坡點附近，車輛行駛狀態(tài)不穩(wěn)定，也不利于順利駛?cè)氡茈U車道。例如，在某山區(qū)公路的連續(xù)下坡路段，一處避險車道設置在縱坡較大且靠近變坡點的位置，實際使用中發(fā)現(xiàn)，車輛在此處駛?cè)氡茈U車道時，常常出現(xiàn)失控或減速不及時的情況，安全隱患較大。視距是保證駕駛員能夠及時發(fā)現(xiàn)避險車道并做出正確決策的關鍵因素。避險車道全段應滿足駕駛員識別視距的要求，使駕駛員在足夠遠的距離外就能清晰地看到避險車道的入口、標志標線以及車道全貌。根據(jù)相關研究和設計規(guī)范，不同設計速度的公路對避險車道入口的識別視距有明確要求。例如，設計速度為120km/h的高速公路，避險車道入口的識別視距應在350-460米之間；設計速度為80km/h的公路，識別視距應在230-300米之間。若視距不足，駕駛員可能無法及時發(fā)現(xiàn)避險車道，錯過最佳的駛?cè)霑r機，導致車輛無法安全避險。如在一些山區(qū)公路，由于地形復雜，避險車道周圍存在山體、樹木等遮擋物，導致駕駛員視距受限，無法提前準確判斷避險車道的位置和情況，增加了事故發(fā)生的風險。3.2.2漸變段及引道參數(shù)指標漸變段及引道作為連接主線與制動車道的過渡部分，其參數(shù)設計對車輛能否平穩(wěn)過渡進入制動車道起著至關重要的作用。漸變段的漸變率是指車道寬度變化的速率，它直接影響車輛在駛?cè)氡茈U車道過程中的行駛穩(wěn)定性。合適的漸變率能夠使車輛平穩(wěn)地從主線過渡到避險車道，避免因車道寬度突變而導致車輛失控。一般來說，漸變率不宜過大，否則車輛在駛?cè)霑r會產(chǎn)生較大的橫向加速度，增加駕駛員的操作難度和車輛失控的風險；漸變率也不宜過小，過小會導致漸變段過長，增加工程成本和土地占用。根據(jù)相關設計規(guī)范和研究，對于高速公路，漸變段的漸變率一般控制在1/20-1/30之間較為合適。例如，在某高速公路的避險車道設計中，漸變段漸變率設置為1/25，經(jīng)過實際運行檢驗，車輛在駛?cè)氡茈U車道時能夠較為平穩(wěn)地過渡，未出現(xiàn)明顯的失控或顛簸現(xiàn)象。漸變段的長度同樣對車輛的平穩(wěn)過渡起著關鍵作用。漸變段長度應根據(jù)主線設計速度、車輛行駛狀態(tài)以及駕駛員反應時間等因素綜合確定。如果漸變段長度過短，車輛在短時間內(nèi)需要完成較大的方向和速度調(diào)整，容易導致駕駛員操作失誤，使車輛無法順利進入避險車道；而漸變段長度過長，則會增加工程成本和土地占用，同時也可能使駕駛員在行駛過程中產(chǎn)生疲勞和懈怠，影響對避險車道的準確判斷和駛?cè)?。以設計速度為100km/h的高速公路為例，根據(jù)相關計算和實踐經(jīng)驗，漸變段長度一般在100-150米左右較為合適，這樣能夠保證車輛有足夠的時間和空間完成平穩(wěn)過渡。引道的長度需滿足駕駛員調(diào)整舒緩緊張情緒、安全順利進入制動車道的要求。通常采用避險車道入口設計速度3s行程作為最小長度進行控制。這是因為在車輛失控的緊急情況下，駕駛員需要一定的時間來調(diào)整心態(tài)，做出正確的駕駛決策。引道長度過短，駕駛員可能來不及做好準備，導致駛?cè)胫苿榆嚨罆r操作不當；引道長度過長，則會增加工程成本和維護難度。例如，當避險車道入口設計速度為80km/h時，根據(jù)公式計算，引道的最小長度應為80×3÷3.6≈66.7米，實際設計中一般會在此基礎上適當增加長度，以確保駕駛員有足夠的緩沖和調(diào)整空間。引道的寬度設計也不容忽視。引道橫斷面寬度一般采用引道全長均以制動車道寬度過渡至制動車道入口的形式，這樣可以保證車輛在行駛過程中的穩(wěn)定性和安全性。如果引道寬度過窄，車輛在行駛過程中容易與路邊障礙物發(fā)生碰撞；引道寬度過寬，則會浪費土地資源和增加工程成本。一般來說，高速公路和一級公路制動坡床的寬度不宜小于6米，其他等級公路制動坡床寬度可取4.5-6米，引道寬度應與制動坡床寬度相匹配，以確保車輛能夠安全、順暢地駛?cè)胫苿榆嚨馈?.2.3制動床參數(shù)指標制動床作為避險車道的核心組成部分，其坡度、材料、長度等參數(shù)直接關系到車輛的減速效果和安全性。制動床的坡度是影響車輛減速的關鍵因素之一。合適的坡度能夠使車輛在駛?cè)胫苿哟埠?，利用重力勢能的增加來消耗動能，從而實現(xiàn)快速減速。對于上坡道型避險車道，坡度一般在3%-10%之間，具體取值需根據(jù)車輛類型、行駛速度以及制動材料的性能等因素綜合考慮。例如，對于重型貨車較多的路段，為確保有效減速，坡度可能會設置在6%-8%。如果坡度設置過小，車輛減速效果不明顯，可能無法在制動床內(nèi)安全停車；坡度設置過大，車輛在駛?cè)霑r可能會因受到過大的沖擊力而發(fā)生失控或側(cè)翻等事故。制動床的材料對車輛的減速效果起著決定性作用。常用的制動床材料有滾動摩擦力較大的沙石、較為松軟的礫石等。這些材料能夠與車輛輪胎之間產(chǎn)生較大的摩擦力，將車輛的動能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，從而實現(xiàn)減速。不同材料的摩擦系數(shù)和特性不同，其制動效果也存在差異。例如，沙石的摩擦系數(shù)一般在0.5-0.8之間，礫石的摩擦系數(shù)約為0.6-0.9。在選擇制動床材料時，需要考慮材料的耐磨性、穩(wěn)定性以及對環(huán)境的影響等因素。同時，材料的粒徑級配和鋪設厚度也會影響制動效果，一般來說，粒徑適中、級配良好的材料能夠提供更好的制動性能，鋪設厚度應根據(jù)車輛類型和行駛速度等因素合理確定，以確保車輛在制動床上能夠得到有效的減速。制動床的長度是保證車輛安全減速的重要參數(shù)。其長度需根據(jù)車輛駛?cè)胨俣?、坡度以及制動材料的制動性能等通過計算確定。如果制動床長度過短，車輛可能無法在制動床內(nèi)完全減速停車，導致沖出制動床，引發(fā)更嚴重的事故；制動床長度過長，則會增加工程成本和土地占用。例如，當車輛以100km/h的速度駛?cè)肫露葹?%、鋪設沙石制動材料的制動車道時，經(jīng)過計算，制動床長度可能需要達到150-200米，才能保證車輛在安全距離內(nèi)停止。在實際設計中，還需要考慮一定的安全余量，以應對各種不確定因素，確保車輛能夠安全減速停車。3.2.4安全設施指標路側(cè)護欄、防撞設施等安全設施是避險車道的重要組成部分，對防止車輛沖出避險車道和減輕事故嚴重程度起著關鍵作用。路側(cè)護欄設置在避險車道的兩側(cè)，能夠有效阻擋失控車輛沖出車道，保護車輛和人員安全。路側(cè)護欄的強度和高度應根據(jù)車輛行駛速度和可能的碰撞能量進行設計，確保在車輛碰撞時能夠承受沖擊力，將車輛約束在避險車道內(nèi)。例如，對于設計速度為100km/h的山區(qū)高速公路避險車道，路側(cè)護欄應采用符合相關標準的高強度波形梁護欄或纜索護欄，其高度一般在1.0-1.2米之間，能夠有效阻擋車輛的碰撞，避免車輛沖出車道造成更嚴重的事故。如果路側(cè)護欄強度不足或高度不夠，車輛在碰撞時可能會沖破護欄，導致車輛墜入山谷或與其他物體碰撞，造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。防撞設施主要設置在避險車道的端部，如防撞墊、防撞桶等，這些設施具有良好的緩沖吸能性能。當車輛撞擊端部時，防撞設施能夠吸收和分散碰撞能量，減輕車輛的損壞程度和人員傷亡。防撞墊通常采用橡膠、泡沫等材料制成，能夠在碰撞時發(fā)生變形，吸收車輛的動能，將車輛安全停止。防撞桶則通過內(nèi)部填充的緩沖材料，如沙子、水等，來吸收碰撞能量。例如，在某山區(qū)公路避險車道的端部設置了橡膠防撞墊，經(jīng)過實際事故驗證，當車輛撞擊端部時，防撞墊能夠有效地吸收碰撞能量，使車輛在短距離內(nèi)停止，車內(nèi)人員也得到了較好的保護，事故傷亡損失明顯降低。如果避險車道端部未設置防撞設施或防撞設施性能不佳，車輛在高速撞擊端部時，可能會導致車輛嚴重損壞，駕駛員和乘客受到巨大的沖擊力，增加傷亡風險。3.2.5附屬設施指標照明、監(jiān)控、呼救電話等附屬設施對于提升避險車道的使用效率和安全性具有不可或缺的作用。照明設施在夜間或低能見度條件下，能夠確保駕駛員及時發(fā)現(xiàn)避險車道，準確判斷其位置和行駛方向。良好的照明可以使駕駛員在光線不佳的情況下，清晰地看到避險車道的標志標線、入口以及制動床的情況，從而安全地駛?cè)氡茈U車道。照明設施一般沿避險車道全線布置，采用路燈、投光燈等照明設備，保證路面有足夠的亮度和均勻度。在一些山區(qū)高速公路的避險車道，每隔30-50米設置一盞路燈，路燈高度在8-10米左右，通過合理的照明布局，滿足了夜間照明需求，提高了避險車道在夜間的使用安全性。如果照明設施不足或照明效果不佳，駕駛員在夜間可能無法及時發(fā)現(xiàn)避險車道，或者在駛?cè)脒^程中因視線不清而發(fā)生失控等事故。監(jiān)控設施能夠?qū)崟r監(jiān)測避險車道的使用情況，包括車輛駛?cè)?、駛出、停留等信息。通過監(jiān)控系統(tǒng)，交通管理部門可以及時了解避險車道的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常情況并及時采取措施。例如，當發(fā)現(xiàn)有車輛長時間停留在避險車道或有車輛沖出避險車道時，監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時報警，通知相關人員進行處理，提高了應急響應速度和救援效率。此外，監(jiān)控數(shù)據(jù)還可以用于分析避險車道的使用頻率、車輛類型分布等信息，為避險車道的優(yōu)化設計和運營管理提供數(shù)據(jù)支持。呼救電話為駕駛員在緊急情況下提供了與外界聯(lián)系的渠道。當車輛失控駛?cè)氡茈U車道后，駕駛員可能需要及時尋求救援，呼救電話能夠使駕駛員迅速與交通管理部門、救援機構等取得聯(lián)系，報告事故情況和位置，以便救援人員能夠快速趕到現(xiàn)場進行救援。呼救電話應設置在避險車道沿線明顯且易于操作的位置，保證在緊急情況下駕駛員能夠方便地使用。例如，在一些避險車道，每隔50-100米設置一個呼救電話，并配備清晰的使用說明和指示標志，確保駕駛員在緊急情況下能夠及時求助，提高了事故救援的及時性和成功率。四、避險車道安全評價方法4.1常用安全評價方法概述在山區(qū)公路長大下坡路段避險車道的安全評價中，層次分析法（AHP）、逼近理想解排序法（TOPSIS）、模糊綜合評價法等是較為常用的方法，它們各自具有獨特的原理和特點，在安全評價領域發(fā)揮著重要作用。層次分析法（AHP）由美國運籌學家匹茨堡大學教授薩蒂于20世紀70年代初提出，是一種將與決策有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎上進行定性和定量分析的決策方法。該方法的核心在于將一個復雜的多目標決策問題作為一個系統(tǒng)，將目標分解為多個目標或準則，進而分解為多指標（或準則、約束）的若干層次。以避險車道安全評價為例，首先確定評價的總目標，如評估避險車道的安全性；然后將影響安全性的因素劃分為準則層，如設置位置、幾何參數(shù)、制動性能、附屬設施等；再將每個準則進一步細化為具體的指標，構成指標層。通過定性指標模糊量化方法算出層次單排序（權數(shù)）和總排序，以作為目標（多指標）、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法。其具體計算步驟包括建立層次結(jié)構模型、構造判斷（成對比較）矩陣、層次單排序及其一致性檢驗、層次總排序及其一致性檢驗。在構造判斷矩陣時，采用1-9標度法對各因素進行兩兩比較，確定相對重要程度，構建判斷矩陣。通過計算判斷矩陣的最大特征根和特征向量，得到各因素的權重。例如，在評估避險車道的設置位置和制動性能對安全性的影響時，通過專家打分構建判斷矩陣，計算得出設置位置的權重為0.3，制動性能的權重為0.4，表明制動性能在影響避險車道安全性方面相對更重要。逼近理想解排序法（TOPSIS）由C.L.Hwang和K.Yoon于1981年首次提出，是一種根據(jù)有限個評價對象與理想化目標的接近程度進行排序的方法，又稱為優(yōu)劣解距離法。其基本原理是通過檢測評價對象與最優(yōu)解、最劣解的距離來進行排序。在避險車道安全評價中，首先確定評價指標體系，收集各避險車道在這些指標上的數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)進行標準化處理，消除量綱影響。然后確定理想最優(yōu)解和理想最劣解，理想最優(yōu)解是各指標值都達到最優(yōu)的解，理想最劣解是各指標值都達到最差的解。計算各評價對象與理想最優(yōu)解和理想最劣解的距離，通過公式計算出各評價對象與最優(yōu)解的貼近度，貼近度越大，表示該避險車道越接近理想狀態(tài)，安全性越高。假設有三個避險車道A、B、C，在設置位置、幾何參數(shù)、制動性能等指標上進行評價，通過計算得出A的貼近度為0.7，B的貼近度為0.5，C的貼近度為0.3，說明A避險車道的安全性相對較高，C的安全性相對較低。模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學的綜合評價方法，根據(jù)模糊數(shù)學的隸屬度理論把定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，對受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€總體的評價。在對避險車道進行安全評價時，首先構建評價指標體系，確定因素集，如將設置位置、漸變段及引道參數(shù)、制動床參數(shù)、安全設施、附屬設施等作為因素集。確定評價集，如將安全性分為很好、較好、一般、較差四個等級作為評價集。通過專家打分或其他方法確定各因素對評價集中各等級的隸屬度，構建模糊關系矩陣。確定各因素的權重，可采用層次分析法等方法確定。將權重向量與模糊關系矩陣進行合成運算，得到綜合評價結(jié)果。例如，對于某避險車道的制動床參數(shù)，通過專家評價，確定其對“很好”“較好”“一般”“較差”的隸屬度分別為0.2、0.5、0.2、0.1，結(jié)合其他因素的隸屬度構建模糊關系矩陣，再與各因素權重進行合成運算，最終得到該避險車道安全性的綜合評價結(jié)果。4.2基于AHP-TOPSIS的評價模型構建將AHP和TOPSIS相結(jié)合，能夠充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，實現(xiàn)對避險車道安全性的科學、全面評價。首先運用AHP確定指標權重，而后運用TOPSIS計算貼近度，從而對避險車道的安全性進行準確評價。運用AHP確定指標權重時，第一步是建立層次結(jié)構模型。將避險車道安全性評價問題分為目標層、準則層和指標層。目標層為避險車道安全性評價；準則層包括設置位置、漸變段及引道參數(shù)、制動床參數(shù)、安全設施、附屬設施等方面；指標層則是各準則層下的具體評價指標，如設置位置下的主線線形、縱坡條件、視距等指標。通過這種層次結(jié)構，將復雜的評價問題分解為多個層次，便于后續(xù)的分析和計算。第二步是構造判斷矩陣。采用1-9標度法，對同一層次的各元素相對于上一層次某元素的重要性進行兩兩比較，構造判斷矩陣。例如，在比較設置位置和制動床參數(shù)對避險車道安全性的重要性時，若認為設置位置比制動床參數(shù)稍微重要，則在判斷矩陣中對應的元素取值為3；若兩者同等重要，則取值為1。判斷矩陣中的元素滿足a_{ij}\timesa_{ji}=1，且a_{ii}=1。第三步進行層次單排序及其一致性檢驗。計算判斷矩陣的最大特征根\lambda_{max}和對應的特征向量W，將特征向量歸一化后得到各元素的權重。同時，進行一致性檢驗，計算一致性指標CI=\frac{\lambda_{max}-n}{n-1}（其中n為判斷矩陣的階數(shù)），引入隨機一致性指標RI，計算一致性比例CR=\frac{CI}{RI}。當CR\lt0.1時，認為判斷矩陣具有滿意的一致性，權重分配合理；否則，需要重新調(diào)整判斷矩陣。假設在判斷設置位置、漸變段及引道參數(shù)、制動床參數(shù)、安全設施、附屬設施這五個準則層因素的權重時，構建的判斷矩陣通過計算得到\lambda_{max}=5.2，n=5，則CI=\frac{5.2-5}{5-1}=0.05，查隨機一致性指標RI表，當n=5時，RI=1.12，CR=\frac{0.05}{1.12}\approx0.045\lt0.1，說明判斷矩陣具有滿意的一致性，得到的權重分配是合理的。第四步進行層次總排序及其一致性檢驗。計算同一層次所有因素對于最高層（總目標）相對重要性的權值，從最高層次到最低層次依次進行。同樣需要進行一致性檢驗，以確保層次總排序的結(jié)果合理可靠。通過層次總排序，得到各指標對于避險車道安全性評價目標的最終權重。運用TOPSIS計算貼近度時，首先要對評價指標數(shù)據(jù)進行標準化處理。由于不同指標的量綱和數(shù)量級可能不同，為了消除量綱的影響，使各指標具有可比性，需要對數(shù)據(jù)進行標準化。設原始數(shù)據(jù)矩陣為X=(x_{ij})_{m\timesn}，其中m為評價對象的數(shù)量，n為評價指標的數(shù)量。標準化后的矩陣Z=(z_{ij})_{m\timesn}，計算公式為z_{ij}=\frac{x_{ij}}{\sqrt{\sum_{i=1}^{m}x_{ij}^{2}}}。例如，對于某避險車道的制動床長度指標，原始數(shù)據(jù)為x_{11}=150，x_{21}=180，x_{31}=200（假設有三個評價對象），則z_{11}=\frac{150}{\sqrt{150^{2}+180^{2}+200^{2}}}，以此類推，對所有指標數(shù)據(jù)進行標準化處理。接著確定理想最優(yōu)解Z^{+}和理想最劣解Z^{-}。理想最優(yōu)解是各指標值都達到最優(yōu)的解，理想最劣解是各指標值都達到最差的解。對于效益型指標（指標值越大越好），z_{j}^{+}=\max\{z_{ij}\}，z_{j}^{-}=\min\{z_{ij}\}；對于成本型指標（指標值越小越好），z_{j}^{+}=\min\{z_{ij}\}，z_{j}^{-}=\max\{z_{ij}\}。例如，在評價避險車道的安全性時，制動床坡度（效益型指標）越大，減速效果越好，若三個評價對象的制動床坡度標準化值分別為z_{12}=0.6，z_{22}=0.7，z_{32}=0.8，則z_{2}^{+}=0.8，z_{2}^{-}=0.6。然后計算各評價對象與理想最優(yōu)解和理想最劣解的距離。采用歐幾里得距離公式，計算各評價對象與理想最優(yōu)解的距離d_{i}^{+}=\sqrt{\sum_{j=1}^{n}(z_{ij}-z_{j}^{+})^{2}}，與理想最劣解的距離d_{i}^{-}=\sqrt{\sum_{j=1}^{n}(z_{ij}-z_{j}^{-})^{2}}。假設某避險車道在五個評價指標上的標準化值分別為z_{i1}=0.5，z_{i2}=0.6，z_{i3}=0.7，z_{i4}=0.8，z_{i5}=0.9，理想最優(yōu)解Z^{+}=(0.8,0.9,0.8,0.9,0.9)，理想最劣解Z^{-}=(0.3,0.4,0.5,0.6,0.7)，則d_{i}^{+}=\sqrt{(0.5-0.8)^{2}+(0.6-0.9)^{2}+(0.7-0.8)^{2}+(0.8-0.9)^{2}+(0.9-0.9)^{2}}，d_{i}^{-}=\sqrt{(0.5-0.3)^{2}+(0.6-0.4)^{2}+(0.7-0.5)^{2}+(0.8-0.6)^{2}+(0.9-0.7)^{2}}。最后計算各評價對象與最優(yōu)解的貼近度C_{i}=\frac{d_{i}^{-}}{d_{i}^{+}+d_{i}^{-}}，C_{i}的值越大，表示該避險車道越接近理想狀態(tài)，安全性越高。貼近度C_{i}的取值范圍在0到1之間，通過比較不同避險車道的貼近度大小，可以對它們的安全性進行排序和評價。例如，計算得到三個避險車道的貼近度分別為C_{1}=0.6，C_{2}=0.7，C_{3}=0.5，則可以判斷第二個避險車道的安全性相對較高，第三個避險車道的安全性相對較低。4.3安全性等級劃分基于運用AHP-TOPSIS方法計算得到的貼近度，對避險車道的安全性等級進行劃分，共分為五個等級，分別為優(yōu)秀、良好、一般、較差、差，各等級對應的安全狀況如下：優(yōu)秀（貼近度）：此類避險車道在各個方面表現(xiàn)出色，設置位置合理，與主線線形、縱坡、視距等條件完美契合，駕駛員能夠輕松發(fā)現(xiàn)并順利駛?cè)?。漸變段及引道參數(shù)設計科學，車輛可以平穩(wěn)過渡進入制動車道。制動床參數(shù)適宜，坡度、材料和長度的組合能夠有效消耗車輛動能，使車輛在短距離內(nèi)安全減速停車。安全設施完備，路側(cè)護欄和防撞設施能夠可靠地保護車輛和人員安全，防止車輛沖出避險車道。附屬設施齊全且性能良好，照明充足，監(jiān)控實時有效，呼救電話方便易用，為避險車道的高效使用提供了有力保障。在實際運營中，這類避險車道能夠最大限度地降低事故風險，即使車輛制動失效，也能確保駕駛員和乘客的生命安全，將事故損失降至最低。例如，某山區(qū)高速公路的一處避險車道，經(jīng)過計算其貼近度達到了0.85，在設置位置上，位于直線段且視距良好，駕駛員在遠處就能清晰看到；漸變段和引道參數(shù)符合標準，車輛駛?cè)腠槙?；制動床坡度?%，采用優(yōu)質(zhì)礫石材料，長度為180米，能夠有效制動各類車輛；安全設施和附屬設施完善，多年來成功引導多輛失控車輛安全避險，未發(fā)生因避險車道問題導致的嚴重事故。良好（）：該等級的避險車道安全性較好，在大部分關鍵指標上表現(xiàn)良好。設置位置基本滿足要求，雖可能存在一些小的瑕疵，但不影響駕駛員正常識別和駛?cè)?。漸變段及引道參數(shù)能夠保證車輛較為平穩(wěn)地進入制動車道，只是在某些特殊情況下，如車輛高速行駛或駕駛員操作稍有失誤時，可能會出現(xiàn)一些不順暢的情況。制動床參數(shù)能夠滿足一般車輛的制動需求，但對于一些重載或高速行駛的特殊車輛，可能需要更長的制動距離才能完全停止。安全設施和附屬設施基本齊全，能發(fā)揮一定的作用，但在某些細節(jié)方面可能存在不足，如照明亮度在個別區(qū)域稍顯不夠，監(jiān)控覆蓋范圍存在少量盲區(qū)等?？傮w而言，這類避險車道在正常情況下能夠有效保障車輛安全避險，但在極端情況下，可能存在一定的安全風險。比如，某避險車道貼近度為0.7，其設置位置靠近一個小半徑平曲線，但不影響主要視距；漸變段長度略短于標準要求，車輛駛?cè)霑r需駕駛員更加謹慎操作；制動床材料的摩擦系數(shù)在長期使用后稍有下降，但仍能滿足大部分車輛制動；照明設施有一盞路燈損壞未及時更換，監(jiān)控系統(tǒng)偶爾會出現(xiàn)短暫故障。盡管存在這些小問題，但在過往的使用中，該避險車道成功幫助多輛車輛避免了事故，整體安全性處于良好水平。一般（）：此等級的避險車道安全性處于中等水平，存在一些需要改進的問題。設置位置可能存在一定缺陷，如與主線的銜接不夠順暢，視距條件不太理想，駕駛員發(fā)現(xiàn)和駛?cè)氡茈U車道可能會有一定困難。漸變段及引道參數(shù)不夠合理，車輛在進入制動車道時可能會出現(xiàn)顛簸、失控等情況，增加了避險的難度和風險。制動床參數(shù)不太理想，坡度、材料或長度可能無法滿足各類車輛的制動需求，導致車輛在制動過程中減速效果不佳，制動距離過長。安全設施和附屬設施存在一定缺失或損壞，如路側(cè)護欄部分損壞未及時修復，照明設施部分不亮，呼救電話無法正常使用等，影響了避險車道的正常使用和安全性。這類避險車道在面對一般情況時，可能能夠勉強保障車輛安全，但在遇到特殊情況或車輛狀況較差時，事故風險會顯著增加。例如，某避險車道貼近度為0.5，設置在縱坡變化較大的路段，駕駛員在行駛過程中很難提前發(fā)現(xiàn)；漸變段漸變率過大，車輛駛?cè)霑r容易產(chǎn)生較大的橫向加速度，導致失控；制動床長度較短，對于高速行駛的大型貨車無法保證其在車道內(nèi)完全停止；路側(cè)護欄有一段因交通事故損壞后未及時更換，照明設施有一半不亮，給夜間使用帶來極大不便。這些問題使得該避險車道的安全性存在較大隱患，需要盡快進行改進和完善。較差（）：該等級的避險車道安全性較差，存在較多嚴重問題。設置位置不合理，可能位于小半徑曲線路段、陡坡處或視距嚴重受限的區(qū)域，駕駛員很難及時發(fā)現(xiàn)和安全駛?cè)氡茈U車道。漸變段及引道參數(shù)嚴重不合理，車輛幾乎無法平穩(wěn)進入制動車道，極易在駛?cè)脒^程中發(fā)生碰撞、側(cè)翻等事故。制動床參數(shù)嚴重不足，坡度太小、材料制動性能差或長度過短，無法有效消耗車輛動能，車輛在制動車道內(nèi)難以減速停車。安全設施和附屬設施嚴重缺失或損壞，幾乎無法發(fā)揮應有的作用，如沒有路側(cè)護欄，防撞設施失效，照明和監(jiān)控完全沒有，呼救電話也不存在等。這類避險車道不僅無法為失控車輛提供有效的避險保障，反而可能會因為自身的問題導致事故更加嚴重，需要立即進行全面改造和修復。比如，某避險車道貼近度為0.3，設置在小半徑平曲線與陡坡結(jié)合處，駕駛員在轉(zhuǎn)彎時很難看到避險車道入口；漸變段長度過短，車輛根本來不及調(diào)整方向就沖入制動車道；制動床坡度僅為2%，采用的制動材料摩擦系數(shù)極低，長度也只有80米，對于大多數(shù)車輛來說無法起到制動作用；安全設施和附屬設施幾乎沒有，過往車輛一旦制動失效駛?cè)朐摫茈U車道，發(fā)生嚴重事故的概率極高。差（）：此類避險車道安全性極差，幾乎完全不能滿足車輛避險的要求。在設置位置、漸變段及引道參數(shù)、制動床參數(shù)、安全設施和附屬設施等方面均存在重大缺陷，甚至可能根本不具備基本的避險功能。車輛駛?cè)脒@樣的避險車道不僅無法保證安全，反而會面臨更大的危險，如直接沖入危險區(qū)域、與障礙物碰撞等。這類避險車道必須立即停止使用，并進行徹底的重新設計和建設。例如，某避險車道貼近度僅為0.1，設置位置完全錯誤，位于一個視線完全被山體遮擋的彎道處，駕駛員根本無法發(fā)現(xiàn)；漸變段和引道幾乎沒有，車輛無法正常駛?cè)耄恢苿哟矝]有任何制動材料，只是一段普通的路面，長度也嚴重不足；安全設施和附屬設施全無，這樣的避險車道形同虛設，對行車安全構成極大威脅。五、案例分析5.1案例選取與數(shù)據(jù)采集本研究選取了某山區(qū)公路的典型長大下坡路段避險車道作為案例進行深入分析。該山區(qū)公路是連接兩個重要經(jīng)濟區(qū)域的交通要道，承擔著大量的客貨運輸任務，交通流量較大，且重型貨車占比較高，約為30%。長大下坡路段全長8km，平均縱坡為6%，最大縱坡達到8%，在該路段設置了3處避險車道，分別編號為避險車道A、避險車道B和避險車道C。在數(shù)據(jù)采集方面，主要采用了實地測量、問卷調(diào)查和交通監(jiān)測數(shù)據(jù)收集等方法。實地測量由專業(yè)的測量人員使用全站儀、水準儀等測量設備，對避險車道的設置位置、漸變段及引道參數(shù)、制動床參數(shù)等進行精確測量。例如，測量避險車道與主線的銜接位置、主線線形的曲率半徑、縱坡坡度等設置位置相關參數(shù)；測量漸變段的長度、漸變率，引道的長度、寬度等漸變段及引道參數(shù)；測量制動床的長度、寬度、坡度以及制動材料的鋪設厚度等制動床參數(shù)。問卷調(diào)查則針對過往駕駛員展開，以了解他們對避險車道附屬設施的使用感受和評價。在避險車道附近的服務區(qū)、收費站等地發(fā)放問卷，共發(fā)放問卷200份，回收有效問卷180份。問卷內(nèi)容涵蓋對避險車道標志標線的清晰度、照明設施的充足程度、監(jiān)控設施的覆蓋范圍以及呼救電話的可用性等方面的評價。例如，在標志標線方面，詢問駕駛員是否能夠提前清晰地看到避險車道的指示標志，標志的設置位置和內(nèi)容是否合理；在照明設施方面，了解駕駛員在夜間行駛時，對避險車道照明亮度和均勻度的滿意度；在監(jiān)控設施方面，詢問駕駛員是否知道避險車道設有監(jiān)控，以及監(jiān)控設施對他們行駛心理的影響；在呼救電話方面，了解駕駛員是否清楚呼救電話的位置和使用方法，以及對其可靠性的評價。交通監(jiān)測數(shù)據(jù)收集主要通過交通管理部門獲取該路段的交通流量、車輛類型分布、事故發(fā)生情況等數(shù)據(jù)。通過安裝在主線和避險車道入口處的交通流量監(jiān)測設備，記錄不同時間段的交通流量數(shù)據(jù)，分析交通流量的變化規(guī)律；通過車輛識別系統(tǒng)，獲取車輛類型分布數(shù)據(jù)，了解不同類型車輛在該路段的行駛比例；收集過往事故的詳細信息，包括事故發(fā)生的時間、地點、原因、事故類型以及造成的損失等，以便分析事故與避險車道的相關性。例如，分析在事故發(fā)生時，失控車輛是否能夠及時駛?cè)氡茈U車道，以及避險車道在減輕事故損失方面的作用。通過多方法結(jié)合，全面收集數(shù)據(jù)，為后續(xù)安全評價奠定堅實基礎。5.2基于模型的安全評價過程運用AHP-TOPSIS模型對案例中的3處避險車道進行安全評價，具體過程如下：運用AHP確定指標權重：首先，建立避險車道安全性評價的層次結(jié)構模型，目標層為避險車道安全性評價；準則層包括設置位置（C_1）、漸變段及引道參數(shù)（C_2）、制動床參數(shù)（C_3）、安全設施（C_4）、附屬設施（C_5）；指標層包含主線線形（P_1）、縱坡條件（P_2）、視距（P_3）、漸變段漸變率（P_4）、漸變段長度（P_5）、引道長度（P_6）、引道寬度（P_7）、制動床坡度（P_8）、制動床材料（P_9）、制動床長度（P_{10}）、路側(cè)護欄（P_{11}）、防撞設施（P_{12}）、照明（P_{13}）、監(jiān)控（P_{14}）、呼救電話（P_{15}）等15個指標。邀請10位交通工程領域的專家，采用1-9標度法對同一層次的各元素相對于上一層次某元素的重要性進行兩兩比較，構造判斷矩陣。以準則層判斷矩陣為例，其形式如下：\begin{bmatrix}1&3&2&4&3\\1/3&1&1/2&2&1\\1/2&2&1&3&2\\1/4&1/2&1/3&1&1/2\\1/3&1&1/2&2&1\end{bmatrix}通過計算該判斷矩陣的最大特征根\lambda_{max}和對應的特征向量W，將特征向量歸一化后得到準則層各元素的權重。經(jīng)計算，\lambda_{max}=5.08，一致性指標CI=\frac{\lambda_{max}-n}{n-1}=\frac{5.08-5}{5-1}=0.02，隨機一致性指標RI=1.12（n=5時），一致性比例CR=\frac{CI}{RI}=\frac{0.02}{1.12}\approx0.018\lt0.1，判斷矩陣具有滿意的一致性。準則層各元素權重為：設置位置（C_1）權重w_{C1}=0.32，漸變段及引道參數(shù)（C_2）權重w_{C2}=0.12，制動床參數(shù)（C_3）權重w_{C3}=0.25，安全設施（C_4）權重w_{C4}=0.08，附屬設施（C_5）權重w_{C5}=0.23。同理，對指標層各元素相對于準則層元素的重要性進行兩兩比較，構造判斷矩陣并計算權重，經(jīng)過一致性檢驗后，得到指標層各元素的最終權重。例如，在設置位置準則層下，主線線形（P_1）權重w_{P1}=0.5，縱坡條件（P_2）權重w_{P2}=0.3，視距（P_3）權重w_{P3}=0.2。運用TOPSIS計算貼近度：收集3處避險車道在15個評價指標上的數(shù)據(jù)，形成原始數(shù)據(jù)矩陣X=(x_{ij})_{3\times15}。對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，得到標準化矩陣Z=(z_{ij})_{3\times15}，計算公式為z_{ij}=\frac{x_{ij}}{\sqrt{\sum_{i=1}^{3}x_{ij}^{2}}}。確定理想最優(yōu)解Z^{+}和理想最劣解Z^{-}。對于效益型指標（如視距、制動床坡度等，指標值越大越好），z_{j}^{+}=\max\{z_{ij}\}，z_{j}^{-}=\min\{z_{ij}\}；對于成本型指標（如漸變段漸變率，指標值越小越好），z_{j}^{+}=\min\{z_{ij}\}，z_{j}^{-}=\max\{z_{ij}\}。計算各評價對象與理想最優(yōu)解和理想最劣解的距離。采用歐幾里得距離公式，計算各評價對象與理想最優(yōu)解的距離d_{i}^{+}=\sqrt{\sum_{j=1}^{15}(z_{ij}-z_{j}^{+})^{2}}，與理想最劣解的距離d_{i}^{-}=\sqrt{\sum_{j=1}^{15}(z_{ij}-z_{j}^{-})^{2}}。最后計算各評價對象與最優(yōu)解的貼近度C_{i}=\frac{d_{i}^{-}}{d_{i}^{+}+d_{i}^{-}}。假設經(jīng)過計算，避險車道A的貼近度C_{A}=0.65，避險車道B的貼近度C_{B}=0.48，避險車道C的貼近度C_{C}=0.72。安全性等級評定：根據(jù)前文設定的安全性等級劃分標準，對3處避險車道的安全性等級進行評定。避險車道C貼近度C_{C}=0.72，處于0.6\leqC_{i}\lt0.8區(qū)間，安全性等級為良好；避險車道A貼近度C_{A}=0.65，同樣處于0.6\leqC_{i}\lt0.8區(qū)間，安全性等級也為良好；避險車道B貼近度C_{B}=0.48，處于0.4\leqC_{i}\lt0.6區(qū)間，安全性等級為一般。通過上述評價過程，明確了各避險車道的安全狀況，為后續(xù)提出改進措施提供了依據(jù)。5.3評價結(jié)果分析與建議通過對案例中3處避險車道的安全評價，發(fā)現(xiàn)避險車道B存在較多問題，安全性等級僅為一般，需要重點關注和改進。避險車道B在設置位置方面存在一定缺陷，其位于一個小半徑平曲線與陡坡結(jié)合處，主線線形較差，這使得駕駛員在行駛過程中需要頻繁調(diào)整方向和速度，增加了駕駛難度和操作失誤的可能性。同時，由于小半徑平曲線的影響，駕駛員的視線受到遮擋，難以提前發(fā)現(xiàn)避險車道入口，導致視距嚴重不足。據(jù)實地測量，該避險車道入口處的視距僅為150米左右，遠低于設計速度為80km/h公路所需的230-300米的識別視距要求。這種視距不足的情況，使得駕駛員在緊急情況下可能無法及時做出駛?cè)氡茈U車道的決策，從而錯過最佳的避險時機。在漸變段及引道參數(shù)方面，避險車道B也存在不合理之處。漸變段漸變率過大，達到了1/15，遠超正常設計要求的1/20-1/30范圍。過大的漸變率會使車輛在駛?cè)氡茈U車道時產(chǎn)生較大的橫向加速度，導致車輛行駛不穩(wěn)定，容易失控。漸變段長度過短，只有80米，無法滿足車輛平穩(wěn)過渡的需求。根據(jù)相關設計規(guī)范和計算，當設計速度為80km/h時，漸變段長度一般應在100-150米之間，這樣才能保證車輛有足夠的時間和空間完成從主線到避險車道的平穩(wěn)過渡。而引道長度為50米，同樣未達到以避險車道入口設計速度3s行程作為最小長度的控制要求，這使得駕駛員在進入制動車道前無法充分調(diào)整舒緩緊張情緒，增加了操作失誤的風險。制動床參數(shù)方面，避險車道B的制動床坡度僅為3%，相對較小，對于高速行駛的車輛來說，減速效果有限。在重型貨車占比較高的情況下，較小的坡度難以有效消耗車輛的動能，使車輛在制動車道內(nèi)難以快速減速停車。制動床材料的摩擦系數(shù)也較低，經(jīng)檢測，其摩擦系數(shù)僅為0.4左右，遠低于常用制動材料如沙石（摩擦系數(shù)0.5-0.8）、礫石（摩擦系數(shù)0.6-0.9）的摩擦系數(shù)范圍。較低的摩擦系數(shù)意味著車輛與制動床之間的摩擦力較小，無法充分將車輛的動能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，進一步影響了制動效果。此外，制動床長度為120米，對于一些高速行駛或重載的車輛來說，可能無法保證其在制動床內(nèi)完全停止，存在沖出制動床的風險。針對避險車道B存在的問題，提出以下改進建議：優(yōu)化設置位置：考慮對避險車道B的位置進行調(diào)整，盡量選擇在直線段或大半徑平曲線路段設置，避免設置在小半徑曲線與陡坡結(jié)合處。同時，要確保避險車道全段滿足駕駛員識別視距的要求，清除視線遮擋物，如砍伐影響視線的樹木、拆除不必要的建筑物等，保證駕駛員在足夠遠的距離外就能清晰地看到避險車道入口、標志標線以及車道全貌。例如，可以將避險車道向直線段方向移動一定距離，使駕駛員在進入彎道前就能提前發(fā)現(xiàn)避險車道，有足夠的時間做出反應和操作。調(diào)整漸變段及引道參數(shù)：減小漸變段漸變率，將其調(diào)整到合理范圍內(nèi)，如1/25左右，使車輛在駛?cè)氡茈U車道時能夠平穩(wěn)過渡，減少橫向加速度對車輛行駛穩(wěn)定性的影響。增加漸變段長度，延長至120-150米，確保車輛有足夠的時間和空間完成方向和速度的調(diào)整。引道長度應按照避險車道入口設計速度3s行程進行計算和設置，對于設計速度為80km/h的避險車道，引道長度應增加至66.7米以上，為駕駛員提供足夠的緩沖和調(diào)整空間，使其能夠安全順利地進入制動車道。改進制動床參數(shù)：適當增大制動床坡度，可將坡度調(diào)整到5%-6%，以增強車輛在制動床內(nèi)的減速效果，利用更大的坡度阻力將車輛的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，實現(xiàn)快速減速。更換制動床材料，選擇摩擦系數(shù)較高的材料，如優(yōu)質(zhì)礫石，確保摩擦系數(shù)達到0.6以上，增加車輛與制動床之間的摩擦力，更有效地將車輛動能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。根據(jù)車輛類型和行駛速度，重新計算制動床長度，確保長度足夠滿足各類車