摘要：总结了当前避险车道的主要类型，并分析了不同避险车道存在的缺陷；提出一种新型气囊式避险车道，介绍其结构设计和工作原理，并总结了目前气囊的应用及材料特性；得出新型气囊式避险车道的实用性范围和可行性。
关键字：避险车道；气囊；实用性；可行性
1引言
随着我国家基础工程建设事业的蓬勃发展，公路的建设里程数也逐年增加。但随着公路建设的快速发展，在山区公路中，也暴露出许多安全问题。尤其是在连续长大下坡的公路上，由于陶瓷刹车片过热，一些大货车甚至小客车常常发生刹车失灵的危险，对驾驶员和乘客的生命安全和财产安全产生巨大威胁。
为降低事故发生率，我国在公路沿线附属设施中增设了许多避险车道，专门为保护失控车辆而设立的避险车道能大大降低车辆失控后带来的危险。但是目前的避险车道仍存在着一些不足，很多传统的避险车道并不能很大程度的保障生命安全，不断有避险车道上车辆由于冲出、侧翻等问题而对驾驶员和乘客造成二次伤害的事故，同时现有避险车道在适应性上还有待加强。
针对如此现状，本文对目前现有的避险车道进行了总结，并对比分析了其优缺点；针对现有问题提出新型气囊式避险车道，并总结目前气囊结构的使用情况和材料特性，对新型气囊式的可行性进行简单的分析。
2避险车道现状
避险车道，有时又称紧急车道或应急车道，是指在长陡下坡路段行车道外侧增设的，供速度失控（刹车失灵）车辆驶离车道后，进行安全减速的专用车道。一般来说，我国目前建设的避险车道大致分为重力型、砂堆型和制动床型[1]。
2.1重力型
重力型避险车道主要靠车道的纵坡提供高程差，将失控车辆的动能转化为重力势能，从而降低车辆的速度。此种类型的避险车道在几十年前的美国公路中有较多的采用，目前已不再大规模使用，就算采用也会与2.2中的砂堆型车道相结合。
此种车道具有较大的弊端，在车辆停止后，如果不及时将车辆控制住，很容易发生倒退下滑的危险，发生危险。同时引道也不能过早与主路相接，故增加了避险车道的占地面积，对于某些施工地不足的山区很难建设。建设建造粗放，不能玩群保证车辆可以停下，容易发生冲出、侧翻等危险。
2.2砂堆型
砂堆型避险车道主要靠车道上铺设的砂石和沙子增大车辆轮胎与地面的摩擦力，从而快速降低车速，对车辆进行阻停。砂堆材料成本较低，施工难度也不高，车辆在停止后不会产生倒退现象。
砂堆型车道在遇到雨雪天气时，由于铺设的砂石材料与车轮间的摩擦力会降低，故会大大降低避险车道的制动效果。而雨雪天气恰恰又是事故高发时段，一旦发生刹车失灵的情况又会增加危险系数，故此类车道对于环境的适应性较低。
2.3制动床型
制动床型避险车道是目前国内采用最为广泛的一类避险车道。该类避险车道采用制动床集料提供摩擦力，同事车道设计成斜坡状，将车辆的动能转化为势能，能在节省占地面积的同时快速降低车辆速度，最大限度保护驾驶人员安全。
但该型车道仍存在着建设粗放的缺点，如果车辆速度过快，仍有可能产生冲出或侧翻的情况。同时对恶略天气的影响适应性也较低。
2.4新型避险车道
国内对于新型避险车道的研究从未停止，目前有诸如索网拦截、机械式拦截、组合边坡拦截等方式，各有优缺点。
3气囊式避险车道
3.1设计构想
针对目前避险车道安全系数不高、事故频发、建设粗放等问题，拟提出一种新型气囊式避险车道。该避险车道由传统的砂堆型避险车道与气囊缓冲吸能装置相结合，有引道、测速装置、防撞滚筒、气囊缓冲吸能装置、报警装置等组成，主要结构具体布置如图1。
拟设计的新型避险车道，在原有避险车道的基础上缩短整体长度，并创造性地使用了气囊作为车辆减速的工具，地面配合传统的砂堆减速。在引道的入口处安置测速仪对冲入避险车道的车辆进行测速并判断气囊充气量。
在整个车道中气囊是最为重要的一部分。气囊在航天、土木工程、交通等领域都有较广泛的应用，在交通领域多用作在汽车内部的安全气囊，某些小客车也会在汽车外侧部加装气囊降低侧向撞击带来的伤害。气囊由于其形状的灵活性，重复利用性等优点，逐渐被运用到更多的领域。
测速仪多用于交通管制，其中雷达测速仪虽然灵敏度较高，但易受到电磁波的干扰，故在城市道路中使用时存在一定的弊端。由于避险车道一般设置在山区公路的长下坡路段，电磁干扰较少，故次新型车道推荐使用雷达测速仪，也可根据地形等特点选择合适的测速设备。
此车道特点在于在车道末端安装了气囊防护装置，气囊中包括了气压传感器，侧向两边配备了滚筒护栏，在引道中前部设置雷达测速仪，整个车道控制系统连接气囊开关、气压传感器及雷达测速仪，并同时具有报警功能，使失控车辆第一时间得到救助。气囊作为车辆停止的最后一道屏障，搭载在混凝土剪力墙上，下方推荐使用条形桩基础保证稳固，在未工作时保持半充气的状态；气囊内的压力传感器实时将压力变化通过电信号传输给控制系统，在压力变化为0时控制气囊放气，防止气囊反弹将车辆弹出；测速仪对驶入引导的车辆进行测速，高于危险速度时提前为气囊快速充气并报警，避免因汽车误入引道或行驶速度较低而贸然启动预警机制；两侧的滚筒护栏中半填沙子，起到减速作用的同时，可以矫正车辆行驶方向，尽量使气囊正面迎击车辆的冲撞，降低车辆侧翻引发的危险。
3.2运行方式
当有刹车失灵的失控车辆开上引道后，测速仪对车辆进行测速，当高于危险速度时，通过电信号打开气囊充气开关，同时向路段管理部门报警。车辆冲入减速车道后先由有限长度的砂石减速，方向侧偏的车辆在斜撞到滚筒护栏后轻微改变方向，尽可能直面气囊。失控车辆最终撞向充满气的气囊并迅速减速，此时主气囊两侧的辅助气囊打开减少车辆的侧向位移空间防止其侧偏。待车辆速度降为0时，主气囊内部压力传感器发送信号到气囊控制开关，打开主气囊迅速放气，之后两侧辅助气囊放气。
3.3材料选择
材料的选择重点是气囊的选择。大型冲撞设备的气囊选择可参考航天工业中的气囊缓冲着陆时采用的气囊材料[2]，目前多采用织物结构与橡胶涂层相结合的多层结构。传统的尼龙PA66织物以及高强度的聚酯纤维织物[3]都有较大的张拉强度，能承受较大动能撞击，在军事、航空航天等领域都有较多的应用。
4结论
针对目前避险车道缺陷，提出的新型气囊式避险车道创建性地使用了航天航空领域使用的大型外置气囊结构作为缓冲效能装置，与传统砂堆型避险车道相结合，更加智能化、精细化，能适应更加严苛的地形并保证安全系数。但此避险车道要求施工难度高，精细化程度高，会增加施工成本。
参考文献
[1]周应新,李志厚,李忠祥,陈华斌,马永,唐忠林.避险车道设计概要[J].公路,2010(05):206-211.
[2]赵秋艳.火星探路者的可膨胀气囊着陆系统综述[J].航天返回与遥感,2001(04):6-12.
[3]黄刚,李良春.精确空投缓冲气囊材料研究[J].装备环境工程,2011,8(05):66-69+88.
论文作者:冯越,王炯超
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
标签：车道论文; 气囊论文; 车辆论文; 危险论文; 速度论文; 材料论文; 公路论文; 《防护工程》2018年第34期论文;