高速港湾式救援点关键参数设计研究

摘要：随着经济快速发展，公众出行量剧烈增长，高速公路拥堵日益加剧，高速公路的运营管理难度不断增加。文章分析现行规范湾式应急停靠带的相关规定，依托沪宁高速无锡段港湾式救援点工程项目，对港湾式应急救援点的关键参数进行研究设计，计算具体参考建议值；结合港湾式救援点的运营管理经验，评估其使用效果；针对港湾式救援点的功能属性界面划分提出建议，为高速公路港湾式救援点的合理设计提供参考。

关键词：高速公路；港湾式救援点；应急救援；参数设计

增设港湾式救援点、制定管控实施方案可以有效降低事故发生率、提升应急救援效率，是高速公路智慧扩容、提升通行能力的有效办法。崔降龙等[1]通过高仿真驾驶模拟试验，发现港湾式紧急停车带水平间距为750ｍ时，驾驶员横向偏移量较小，驾驶行为较协调；超过1000ｍ时，间距对驾驶行为的影响较弱。李浩等[2]研究港湾式停车带扩建工程中的间距选址、路面结构及交安设施等设计，发现港湾式停车带的有效宽度不宜小于5m，长度宜为45~55m。潘兵宏等[3]研究不同设计速度、纵坡和硬路肩宽度情况下的港湾式停车带的设计参数建议值。陈锡逵等[4]研究发现，入口渐变段护栏等级应提高1~2个等级，或加长出口过渡段，减小碰撞角度，降低大客车冲出护栏的风险。刘浩学等[5]从规范要求、工程经济及紧急停车带范围各项安全设施设置情况等方面对紧急停车带的设置进行分析。相关学者对港湾式救援停靠点的关键设计要素的研究，仅集中在现有标准规范中社会车辆故障时使用的紧急停车带的设计要素分析及仿真模拟，未综合考虑交通执法单位及高速公路运营管理单位对应急救援时效、通行保畅等方面的需求。目前，国内各类港湾式救援点的长度宽度、渐变段形式和设置间距各不相同，其标志、标线、护栏等配套交安设施的设置各有差异。因此，文章结合沪宁高速无锡段对港湾式救援点的建设、运营管理经验，结合临时开放应急车道、车道管控效能最大化的需求，综合分析港湾式救援点的各类设计参数。

1港湾式救援点平面设计研究

《公路路线设计规范》（JTGD20—2017）规定，高速公路右侧硬路肩宽度小于2.5m时，应设置紧急停车带。紧急停车带宽度应不小于3.5m，有效长度应不小于40m，间距不宜大于500m，应在其前后设置不短于70m的过渡段。在满足规范要求的基础上，结合高速公路运营管理实际，对港湾式救援点的设计参数进行优化。

1.1宽度设计

研究所指宽度为有效宽度，不包括设置护栏板的路缘带宽度。港湾式救援点宽度应能够保证车辆安全停靠在停车带内，两侧司乘人员能够打开车门安全下车，确保车辆应急检修车辆时驾驶员与最外侧行车道具有足够的侧向安全距离。港湾式救援点宽度组成如图1所示。考虑拖挂车等大车行驶和临时停车、上下车需求，车辆宽度按国家规定的最大车辆宽度2.5m计算。根据调研分析，车门打开约0.5ｍ时，中等身材的乘客可以顺利从车内出来，因此打开两侧车门并下车的最小宽度值均为0.5ｍ。驾驶员下车后，左侧车门一般直接关闭，此处宽度与车辆应急检修时所需的宽度w2重复，折减不做计算。车辆轮廓宽度w1的最小宽度值为3m。对停车带运营实际情况进行调查，发现部分驾驶人会在港湾式救援点对故障车辆进行应急维修，需要考虑应急维修宽度。应急维修宽度最小约1m，即w2的最小宽度值为1m。侧向安全距离指驾驶员应急检修车辆时与最外侧行车道的最小距离，引用文献[6]的分析结果，w3的最小宽度值为1m。港湾式救援点的宽度不宜小于5m。在具体建设中可以结合实际道路情况、地质条件、交通流量、工程造价等因素综合考虑1.2停车区长度设计考虑应急救援时效性等因素，需要将港湾作为清障车、救援车的临时驻点，对事故进行及时响应，提高救援的时效性。结合实际分析，需停放一辆大型清障车（13m）、一辆大型货车（12m）和一辆小客车（5m）。因此，停车区长度L0应不小于30m。

1.2过渡段设计

（1）上游过渡段长度。①减速车道长度L1。车辆经减速车道驶入停车带的过程可以抽象视为匀减速运动。根据运动学理论，计算减速车道最小长度L1：（1）式中：v1——初始速度（km/h），取设计速度；v2——终点速度（km/h）；αd——减速度（m/s2）。驶入港湾式救援点的车辆为清障车或事故车辆等特殊车辆，其在应急车道上的初始速度按照40km/h考虑，驶入港湾式救援点后紧急停靠，末速度为0km/h。大部分驾驶员遇到意外情况需要减速时，减速度高于3.4m/s2，本方案将3.4m/s2作为港湾式联合救援点减速车道的一般减速度值，减速车道的长度应不小于18m。根据《公路路线设计规范》（JTGD20—2017），减速车道长度如表1所示。由表1可知，设计速度40km/h，末速度0km/h，港湾式救援点按次要公路分类，减速车道长度为15m。设计时，减速车道长度L1应不小于18m。②减速渐变段长度L2。设置减速渐变段能够使驾驶员及时调整驾驶行为，确保车辆从右侧车道驶入减速车道的行车安全性。减速渐变段长度是车辆保持行驶状态且位移一个车道的过程中，前进方向需要的距离，受车辆行驶速度和车辆在港湾式联合救援点内横移宽度的影响。结合相关研究成果和车道变换理论，横向位移1m需要约1s，计算减速渐变段长度L2：（2）式中：B——偏移宽度（m），取4m。初始速度v1取40km/h，减速渐变段长度为45m。根据《公路路线设计规范》（JTGD20—2017），设计速度40km/h，减速渐变段长度为30m。设计时，减速渐变段长度应不小于45m。上游过渡段长度应不小于L1+L2=63m。根据高速公路互通匝道渐变段长度要求，规范中最小行驶速度为60km/h，按单车道取值，减速渐变段长度最小值为70m。因此，本次港湾上游过渡段长度设置为70m。（2）下游过渡段长度。①加速车道长度L3。港湾式救援点设置加速车道，为车辆提供加速空间，实现其与主线车辆的安全合流。本研究认为，驾驶员准备驶离停车带加速进入右侧车道前已经确认有合流间隙，不考虑车辆在加速车道因等待插入时机所行驶的长度。根据加速车道长度的相关研究，将加速过程视为匀加速过程，计算加速过程需要的长度L3：（3）式中：v3——汇入速度（km/h），采用主线设计速度的0.76倍（km/h）；αα——加速度值（m/s2），不考虑纵坡影响时，加速度αα一般取1.2~2.0m/s2。v3取30km/h，αα取2m/s2，加速车道长度最小为18m。根据《公路路线设计规范》（JTGD20—2017），加速车道长度如表2所示。设计速度40km/h，减速末速为0km/h，按次要公路，加速车道长度取值25m。设计时，加速车道长度需设置不小于25m。②加速渐变段长度设计L4。港湾式联合救援点范围内加减速过程类似，加速渐变段长度与偏移宽度有关，加速过程中车辆的行驶速度为汇入速度，即0.76v1，计算加速渐变段长度L4（4）式中：B——偏移宽度（m），取4m。v1取40km/h，加速渐变段长度为34m。根据《公路路线设计规范》（JTGD20—2017），设计速度40km/h，加速渐变段长度为30m。设计时，加速渐变段长度应不小于34m。下游过渡段长度应不小于L3+L4=59m。适当考虑高速公路互通匝道渐变段长度要求，规范中最小行驶速度为60km/h，按单车道取值，渐变段长度最小值为60m。

1.3救援点密度设计

本文依托沪宁高速公路港湾式应急驻点施工项目，结合14对港湾的使用效果，推荐港湾式救援点的位置选取及密度分布。（1）宏观建设区段选取原则。依据事故、故障车分布情况以及应急救援需求等因素，应优先保障大流量管控路段、高密度互通路段港湾数量，确保临时开放应急车道时，路段港湾第二应急车道发挥正常功能。依据交通量的方向分布情况，港湾平面位置应双向对称。为了使港湾式救援点建设的经济效益最大化、车道管控效能最大化，可以进行分批建设规划。第一阶段为港湾建设基础期，应满足管控路段基本救援需求，结合主动管控系统建设方案，优先建设该路段港湾；第二、三阶段为港湾建设加强期，为提高整体通行及救援效率，根据道路通行变化情况适当调整各区段港湾布设密度，实现港湾经济效益及回报率最大化，避免因超前规划建设造成浪费。（2）微观布设选点原则。各路段的规划选点过程中，应综合考虑事故量、故障车数量及其位置分布情况，确保应急救援及时到位，降低事故及车辆故障等情况对沪宁高速主线安全及通行效率的影响。根据事故及故障车分布情况，应均匀布置各互通枢纽间的港湾，依据故障车数量及分布情况确定各互通枢纽间的港湾数量。以硕放至东桥路段为参考，该路段平均每月每公里故障车数量为6.2辆，双向各均匀布置3个港湾，港湾中心桩号的平均间距为1km。结合使用情况可知，该路段港湾能够满足实际使用需求。根据实施效果及路段整体的月平均故障车数量情况，确定相邻互通枢纽间港湾中心桩间的距离。设G为每公里月平均故障车数量，G>8时，港湾中心桩号间距为1.0~1.5km；6<G≤8时，港湾中心桩号间距为1.5~2.0km；4<G≤6时，港湾中心桩号间距为2.5~3km。临近互通枢纽的港湾与加减速车道的距离需大于1km，应根据各路段构造物情况适当调整港湾间距或长度，提高应急救援的时效性。

1.4港湾式救援点平面设计小结

港湾式救援点的宽度应不小于5m，长度应不小于160m，港湾式救援点的间距和长度应根据各路段构造物情况和每公里月平均故障车数量进行适当调整，保证应急救援的时效性。

2港湾式救援点的安全管理

应急车道临时开放时，港湾式救援点除了作为临时驻点，还应兼具紧急情况下供救援车辆应急行驶的功能，发挥第二应急车道的作用。为确保道路的通行秩序、提升救援的时效性，需对其日常使用进行管理。港湾入口及港湾停车区域布设隔离锥筒，用于隔离主线车道与港湾式救援点车道，保障车辆驶入、驶出及停靠的安全性。增设配套标志标牌及电子抓拍，标志标牌应包含“非紧急情况下严禁占用”标志、“监控抓拍”标志、车辆驶离港湾式救援点汇入主线的提示牌等，明确非紧急情况下停放属于违法占用应急车道行为。港湾式救援点可以视情况增设条形可变情报板和智能语音喇叭，发布和播报相关规定，确保港湾式救援点的应急停车功能，避免社会车辆非法占用，必要时可以采取相关处罚措施。

3港湾式救援点的应用效果分析评价

3.1通行效率提升

港湾式救援点建设后，道路拥堵时可以临时开放应急车道，改善高速公路的通行条件。港湾式救援点建设后，随着车道管控系统的常态化启用，无锡段高峰流量时段通行速度平均提升43%，最高提升97%。通行效率平均提升10%，最高提升31%，应急车道累计增加车辆通过约75万辆，司乘出行服务体验明显改善。拥堵频次和拥堵距离减少，因违法变道等危险驾驶行为引发的交通事故数量明显下降，道路行车安全系数进一步提升。

3.2救援时效性提升

港湾式救援点建设后，2021年3min出车100%，5min到达率84.33%，比2020年提高9%。10min有效疏通率82.08%，比2020年提高16%。5min现场到达率同期对比如图3所示。

4结语

港湾式救援点宽度建议大于5m，港湾总长推荐大于160m，港湾式救援点的间距应根据实际路况进行适当调整，以提高应急救援的时效性。港湾入口及港湾停车区域布设隔离锥筒，用于隔离主线车道与港湾式救援点车道，保障车辆驶入、驶出及停靠的安全性。目前，港湾的属性界定不明确，违法占用、无序行驶等情况依然存在，容易引发交通事故。需要行业主管部门加快推动立法进程，参照应急车道管理港湾式救援点，营造严管严控态势。

参考文献

[1]崔降龙,陈雨人,邢小亮,等.港湾式紧急停车带间距对驾驶行为的影响研究[J].交通信息与安全,2017,35(4):29-35.

[2]李浩,向昕.高速公路港湾式停车带扩建工程设计研究[J].公路交通科技:应用技术版,2014,10(5):324-327.

[3]潘兵宏,周智涛,曾志刚.高速公路港湾式停车带布置形式及设计参数研究[J].中外公路,2013,33(6):341-345.

[4]陈锡逵,董月振,张卓,等.高速公路紧急停车带护栏优化研究[J].市政技术,2016,34(3):71-73.

[5]刘浩学,雷鸿,宁勇.高速公路紧急停车带设置的工效学分析[J].人类工效学,2000(4):57-60.

[6]赵一飞,潘兵宏,王浩,等.高速公路中间带安全侧向净距值[J].长安大学学报:自然科学版,2008(1):46-50

作者：余满 范钊 单位：江苏宁沪高速公路股份有限公司