长大纵坡安全与车路协同矛盾探究

文/中交第一公路勘察设计研究院有限公司 郭腾峰

近年来，在我国公路建设取得了举世瞩目成就的同时，公路交通安全问题尤其是山区高速公路长大纵坡路段安全问题较为突出，受到行业内外乃至全社会的高度关注。“死亡高速公路”“魔鬼高速公路”等标题时常出现在一些媒体报道中。到底什么是长大纵坡？长大纵坡路段交通安全问题的症结在哪里？如何有效应对并遏制此类事故？

何为长大纵坡？

“长大纵坡”一词是在我国公路建设大面积进入西部山区之后出现的。为了克服大自然给人类交通设置的天然屏障，崇山峻岭地区的公路必须穿山越岭、跨沟跃壑，导致纵坡条件相对平原地区更大、更长。同时，长大纵坡是公路用于克服自然高差在一定路段上的纵坡积累，一般采用连续坡长和平均纵坡坡度等指标来描述。

到底有多大、多长才算是长大纵坡？一直以来，并不存在一个明确的说法。具体到高速公路项目中，则情况各有不同，有连续2公里至3公里的平均坡度约3%到4%的路段，也有长达10公里至50公里平均坡度约在2.5%到3%的路段。长大纵坡由许多连续坡段组合形成，在局部路段还会存在5%或6%的坡度。

在公路技术标准层面，世界范围内均没有关于长大纵坡的相关定义。在我国标准中，有“最大纵坡”，即单一纵坡时的最大坡度的规定；有“单一纵坡最大坡长”，即采用某一纵坡时不应超过的最大坡长；对低等级公路项目，还有“平均纵坡”等限制性规定，即一定里程范围内，公路所克服高差与里程长度之间的比值。

表1 世界多国公路标准最大纵坡指标对比表（%）

表2 我国高速公路不同纵坡的最大坡长（即单一纵坡的最大坡长）

概括起来，“长大纵坡”一词并不属于公路交通专业领域的专用名词或术语，只是人们对公路上不同程度的连续性纵坡路段或情况的一种习惯性叫法。

通过对比美国、日本、法国、澳大利亚等国家公路最大纵坡指标（见表1）和公路标准、规范、几何指标，发现我国高速公路几何设计标准与指标（包括纵坡设计控制性指标）与世界各国基本一致，无论是最大纵坡指标，还是最大坡长限制指标等。在同一设计速度和地形条件下，我国公路标准规定的最大纵坡值，总体小于世界其他国家。

单一纵坡的最大坡长是与长大纵坡密切相关的另一个指标，我国公路标准中对单一纵坡坡度最大坡长的规定（见表2）。尽管表达方式有所不同，但是美国等国家最大坡长指标上确定的原则和要求与我国标准大致上相同，即以货车代表车型（性能总体不低于每吨8.3千瓦）为对象，以其在连续上坡时的行驶速度不低于最低容许速度（接近于设计速度或平均速度的1/2）为最大坡长的确定条件。

因此，我国高速公路纵坡标准和指标与世界各国基本一致，而且我国对技术标准、规范等在执行上更为严格，不存在欧美等国家允许的“特例项目”（允许突破标准指标）。环比可见，我国高速公路纵坡指标实际上是偏于平缓、偏于安全的。

表3 不同时期公路货运代表车型及其性能参数对比表

长大纵坡安全吗？

长大纵坡现象是公路在克服地形巨大起伏变化中必然存在的，有时无法避免地受到地形、地质等条件的影响。那么，现有高速公路上存在的长大纵坡路段的设计、指标等，是否符合技术标准和规范要求？能否满足安全通行的要求？

按照我国公路项目建设程序，高速公路建设方案从项目申报立项到最终开工建设，必须通过从部委到地方，各级、各层的次审查、审批。尽管每个项目在平均坡度、连续坡长上存在差异，但最终无论是具体指标，还是综合指标，必须满足我国现行的公路技术标准规范。满足标准规范体系，这意味着项目方案不仅能够实现项目建设的各项功能，而且达到了正常情况下安全通行的条件。

同样值得关注的是，根据相关调查，我国近年设计建设的少数山区高速公路项目，在纵坡指标采用上出现了无限制趋缓的现象，即纵坡指标远高于标准限制和要求。有的项目以2.0%至2.5%为平均纵坡控制条件，与一般平原地区的纵坡指标几乎相同。无限制的纵坡趋缓方案，必然引起高速公路建设里程、造价、工程规模的显著增加，也必然引起高速公路长期运营成本、车辆通行成本的增加。根据测算，平均纵坡每降低1%，仅建设里程就要增加约25%到40%。

工程设计中对安全性的要求是刚性的，具体表现在标准规范的强制性条文、限制指标及其执行方面,长期以来，满足标准规范体系要求，尤其是满足强制性条文、限制指标等要求，是我国公路设计与建设领域公认的、不可逾越的红线。有人质疑：标准指标是固化的，而每个项目的情况是不同的，设计人员的能力、水平和经验也可能存在差异……如何保证长大纵坡方案设计的合理性？

对于工程设计合理性的认识，更多是基于个人专业认识和经验层面的，其最终体现无非在工程规模、造价、施工工艺、项目功能发挥，甚至后期养护的便捷性等方面，这并不属于安全性的范畴。我国建设程序决定了所有公路项目，尤其是长大纵坡等涉及到安全方面的方案和问题，是各级、各层次、各阶段方案论证、比选、优化、审查、评审、验收等的重点。经过这个复杂程序的不断改进和优化，最终实施的方案必然是相对合理的。

车路协同矛盾突出

货车大型化趋势异常显著

最新研究发现，近十年我国高速公路货运车型发生了巨大变化，半挂式铰接列车已经从十年前的小众车型，发展成为当前我国高速公路货运绝对的主导性、代表车型。铰接列车的数量已从个位数字（不到10%）快速增长至41%以上，而由铰接列车完成的货运周转量占到高速公路总量的80%以上，我国货车大型化趋势显著（见表3）。

货运主导车型爬坡能力严重降低

公路技术标准在历次修订中，均调查研究了我国的公路车型组成和货运车型性能条件等。在1997年前后，我国公路的货运代表车型（2轴载重汽车）车货总质量仅为8吨，其功率重量比为每吨8.3千瓦。而现在，高速公路货运代表车型是六轴铰接列车，其车货总重量为49吨，功率重量比只有每吨5.12千瓦。尽管当前货运代表车型的发动机最大功率增加了3倍至4倍，但车货总质量是之前的6倍至7倍，最终导致功率重量比降低了约38%。

经过大量对比、试验，铰接列车代表车型在3%至4%的上坡路段上，最大只能保持每小时30公里至40公里的行驶速度，明显低于我国《道路交通安全法》规定的最低限速要求，明显低于高速公路设计时的最低容许速度，也明显低于高速公路设计时的最低容许速度。而实际上，3%至4%是山区高速公路采用较多、且一直以来被世界公认为相对平缓的纵坡条件。

另外，按照世界上公路设计通行条件，当载重汽车以每小时80公里平均速度进入4%的上坡后，再保持每小时50公里的行驶速度，可爬坡的最大长度应在900米以上（见表4）。但对于我国铰接列车代表车型而言，即便在以每小时40公里的速度下，可爬坡的最大长度只有560米。

货运主导车型持续制动能力低下

大型货运车辆连续下坡的持续制动性能来源于两个方面，一方面是车辆综合性能即功率重量比，铰接列车的功率重量比下降38%，在一定层面上意味着其的持续制动能力降低了约30%至40%。另一方面是持续制动装备——辅助制动系统，目前我国此类车型使用发动机排气制动系统较多，而国际上同类车型则装备有更先进、更稳定的电磁或液力缓速器系统、皆可博发动机辅助制动系统等（见表5）。

作为高速公路货运代表车型，铰接列车上述性能变化与高速公路实际运营中一系列问题有着必然联系。货车上坡速度过慢，直接导致上坡路段通行能力和服务水平严重下降，排队或拥堵现象增加，引起同向车流中大小车型之间剐蹭、追尾等安全风险增大。下坡持续制动能力低下，持续制动装备落后，则直接关系到下坡的安全性。

车路矛盾谁之过

从道路交通专业的教科书开始就明确了：路是为人、车交通服务的。长期以来，公路交通行业内外秉承着这样一个出发点，看待和处理凡是与车、路之间的配合与矛盾问题。而面对“车不适应路”的结构性矛盾，如何破解车路协同矛盾，如何从根本上消除长大纵坡安全问题？到底是路应该适应车，还是车应该适应路？

公路应该主动适应车辆的发展变化

一种观点认为，公路是为车服务的，公路设计和纵坡条件理应主动迎合、适应车型组成和车辆性能等发展变化，毕竟大型货车整体性能低下是当前我国的实际国情，“多拉快跑”是公路汽车运输的现状，这些事故相对集中发生在长大纵坡路段，车辆失控与连续纵坡条件之间存在一定的相关性。

于是，一些专业人士认为，只要有条件就应该最大限度地减低、减缓高速公路的纵坡坡度，为大型车辆提供更为平缓的纵坡条件。

公路不能无限制适应车辆的发展变化

另一种观点认为，尽管公路是为汽车服务的，但是公路却不能、也无法做到无限制地去适应车辆。

表4 铰接列车代表车型在不同纵坡对应的稳定速度

表5 北美、欧洲同类车型综合情况对比表

各类事故调查和车路协同矛盾的研究明确，长大纵坡安全问题的直接和间接原因，并不在于公路纵坡条件本身，除了超速、超载和驾驶人违章违法操作等直接因素外，货运主导性车型整体性能低下、持续制动系统装备落后等问题，才是影响安全的间接因素和深层次矛盾问题。

长大纵坡问题的本质，不只是在于平均纵坡的坡度“大”这单一方面，而且还表现在连续纵坡“长”。在道路建设条件未发生改变时，减缓纵坡坡度就必然意味着连续坡长更长。现在，各类调查研究均无法得出“纵坡坡度更缓、长度更长”方案的安全性优于“纵坡较陡、长度更短”方案的结论。毕竟，对于连续下坡车辆而言，其从高处向低处行进而引起的总体势能积累转化条件没有变化。

公路作为长期乃至永久性的交通基础设施，投资和建设成本巨大，不能仅考虑当前阶段的车型组成和性能条件，而应该对照国际公路技术标准和车辆性能发展趋势，从更为长远发展的角度去破解问题和矛盾，我国铰接列车应通过正常产品更新换代来实现性能提升。

尽管今天高速公路的设计与建设技术，有条件通过迂回展线、螺旋隧道、超长隧道与桥梁结构等工程措施，把山区高速公路的纵坡压制到与平原地区大致相同，但是由此而产生的公路建设里程大幅度增加、工程规模、占地与造价等增加应该由谁埋单？

面对“车不适应路”的结构性矛盾和严峻的长大纵坡安全问题，应通过政策、法规、标准和市场等共同解决，尽快提升大型货运车辆的综合性能和安全装备。通过产品更新换代，在短时间内实现大型货运车辆的综合性能适应山区公路纵坡条件的要求，化解目前车路协同矛盾，破解长大纵坡安全问题，促进我国大型货运车型综合性能条件紧跟世界发展趋势。

调和车路矛盾

从源头入手，提高货车使用性能

“车不适应路”的矛盾是由货运车型大型化引起的，是一定时期内市场化发展的结果。从公路项目设计和建设角度无法根本性消除这一矛盾，只能从我国货车生产、制造、准入的源头开始，建立对大型货车制造的最低性能标准和要求，提高大型货车的综合性能条件，并逐步限制低性能车型的生产、制造和使用。

建议结合国际范围内大型货车性能发展趋势，从车辆生产制造标准开始，明确主流车型的功率重量比应不低于每吨8.3千瓦。同时，还应着力提升铰接列车的持续制动性能，强制性装配缓速器等辅助制动系统，实现对持续制动性能的检测、检验。

严格管控“人”和“车”的违法现象

建议系统性地加强对高速公路货运车辆的交通组织和通行管理，具体措施包括：杜绝超限超载车辆、违法改装车辆上路，禁止货车空挡滑行、疲劳驾驶等违法或不规范的驾驶操作和行为。在大型货车性能严重降低的条件下，超载、超限、违法改装、违章驾驶等现象，“车不适应路”的矛盾将“雪上加霜”。

实施交通组织管理和速度控制措施

建议有关部门结合交通安全性评价等方法和程序，分析长大纵坡路段上坡方向的通行能力，评价下坡方向交通安全性，加强连续纵坡路段交通管理，进而有针对性地完善交通工程和路侧安全设施，尤其是应重点实施科学、合理的交通组织管理和速度控制等措施。