高速公路隧道進(jìn)口行車安全性研究

劉志偉，楊振乾，張文斌，王 博

(1.湖南省高速公路管理局長(zhǎng)沙管理處，湖南長(zhǎng)沙 410100;2.湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，湖南長(zhǎng)沙 410008;3.武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢 430205)

0 引言

為了滿足經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)交通的需求，越來越多的高速公路經(jīng)過或者延伸至偏遠(yuǎn)山區(qū)，由于地形條件和公路等級(jí)要求的限制，隧道在高速公路中的占的比重越來越大［1，2］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至 2008 年底，全國(guó)共有公路隧道5426處、計(jì)318.64萬延米。其中，特長(zhǎng)隧道120處、52.57萬延米;長(zhǎng)隧道743處、122.62 萬延米［3，4］。隧道是高速公路的瓶頸路段，易發(fā)生交通事故，且事故危害程度大、事后處理難［5］。2007年全國(guó)公路隧道發(fā)生交通事故434起，死亡人數(shù)129人，受傷人數(shù)557人，事故死亡人數(shù)居世界首位，萬車死亡率是發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)倍乃至10倍以上，隧道路段的交通安全形勢(shì)非常嚴(yán)峻［6，7］。

要提高隧道的行車安全性，就要對(duì)隧道交通事故形態(tài)、原因、分布，以及駕駛行為、駕駛員的心理生理特征等進(jìn)行細(xì)致全面的分析。目前，與隧道行車安全相關(guān)的研究較多，但是由于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不全等原因，研究大多停留在理論分析階段［8～10］。本文主要根據(jù)湖北省十堰至漫川關(guān)高速公路(十漫高速)2008年至2011年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和網(wǎng)上問卷調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)隧道行車安全進(jìn)行深入研究。

1 高速公路隧道事故分析

通過分析隧道路段交通事故的車型、形態(tài)、原因和空間分布特征，找到導(dǎo)致隧道路段交通事故的主要因素，便于采取有針對(duì)性的措施來防止交通事故的發(fā)生。在選取事故統(tǒng)計(jì)路段時(shí)，要求路段的隧道數(shù)量多、各種類型的隧道全、線性復(fù)雜，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)具有一定的代表性。

十漫高速是指湖北省十堰至陜西漫川關(guān)的高速公路，設(shè)計(jì)行車速度80km/h，雙向4車道，路基寬度24.5m;線路起于十堰市，與漢十高速公路連接，經(jīng)十堰市茅箭、張灣、鄖縣、鄖西四縣(區(qū))，止于鄂陜交界處的漫川關(guān)，接陜西省的漫川關(guān)至商州高速公路，全長(zhǎng)106.41km。十漫高速整條線路橋隧比達(dá)45.71%，隧道共28條，共計(jì)13570m。其中，特長(zhǎng)隧道1條，長(zhǎng)3089.5m;長(zhǎng)隧道4條，長(zhǎng)度共計(jì)6110.5m;中短隧道23條，共計(jì)4370m。

1.1 事故車型分析

隧道交通事故與各類車輛的動(dòng)力性能、車速、外形尺寸、爬坡能力、負(fù)載程度有很大關(guān)系。調(diào)查結(jié)果顯示，事故車型中小型客車占36.6%，小型貨車占42.5%，大型客車占6.1%，大型貨車占14.8%。小型車輛(小型客車、貨車)占總事故數(shù)的79.196%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高速公路交通流構(gòu)成中的小型車比例，具體見表1。

表1 隧道的交通事故車型分布 %

1.2 事故形態(tài)分析

按照中國(guó)道路交通管理的有關(guān)規(guī)定和高速公路隧道行車特點(diǎn)，將高速公路隧道內(nèi)交通事故形態(tài)分為追尾碰撞、撞隧道壁、翻車、失火，刮擦和其他等類型。通過對(duì)十漫高速公路隧道的交通事故資料進(jìn)行分析，得到交通事故形態(tài)的分布情況如圖1所示。

圖1 隧道交通事故類型

由圖1看出，追尾相撞和撞隧道避事故最多，占事故總數(shù)的68%。在高速公路隧道內(nèi)碰撞是主要的事故形態(tài)，主要由于駕駛員在橫向空間基木上沒有閃避危險(xiǎn)的余地，而且車度非?？欤踔羴聿患皠x車就會(huì)撞上隧道壁或前面行駛車輛，導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

1.3 事故原因分析

事故原因主要包括制動(dòng)失效、安全車距不足、車輛爆胎、疲勞或酒后駕駛、緊急避讓不及、超速行駛、超載、路況不熟及其他等。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查分析，得出交通事故原因分布如圖2所示。

圖2 隧道交通事故原因

圖2看出，由疲勞駕駛或酒后駕駛導(dǎo)致的事故占隧道交通事故總數(shù)的12%。而實(shí)際上，除了制動(dòng)失效，有49%的交通事故都和駕駛員有著直接或者間接的聯(lián)系。有時(shí)駕駛員雖然主觀上沒有感覺到異常，但實(shí)際行為學(xué)表現(xiàn)或腦電顯示其信息處理能力和操作水平都已受損，表現(xiàn)為注意分散、視知覺減退、反應(yīng)時(shí)延長(zhǎng)、動(dòng)作不協(xié)調(diào)等。

1.4 事故空間分布特征

對(duì)隧道交通事故的空間分布特征進(jìn)行分析，可以掌握隧道進(jìn)口不同位置發(fā)生交通事故的危險(xiǎn)程度。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，事故分布主要集中在隧道進(jìn)口外100m至洞內(nèi)200m路段，事故分布如圖3所示。

圖3 隧道交通事故空間分布

2 隧道進(jìn)口車輛運(yùn)行特征分析

車輛運(yùn)行特征主要包括行車軌跡、行車速度、速度差、車頭時(shí)距等內(nèi)容，由于十漫高速車流量較小，車輛之間的車頭時(shí)距比較大，因此主要調(diào)查行車速度和行車軌跡。根據(jù)前文分析，由于隧道事故主要是小型車，所以本文主要研究小型車的運(yùn)行特征。

2.1 隧道進(jìn)口行車速度

行車速度和速度差調(diào)查結(jié)果見表2所示。隧道進(jìn)口300m之前路段上的車輛運(yùn)行速度比較平穩(wěn)，標(biāo)準(zhǔn)差為16.45km/h。隧道前300m到隧道進(jìn)口后200m，車輛速度逐漸降低，并且減幅越來越大，標(biāo)準(zhǔn)差增大到19.38km/h，說明速度離散程度越來越大，車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性差，容易發(fā)生交通事故。

表2 隧道小車速度分布 (km·h－1)

2.2 隧道進(jìn)口行車軌跡

車輛行車軌跡調(diào)查，主要通過行車錄像記錄進(jìn)行人工判讀，調(diào)查得到小汽車左側(cè)前輪距離道路左邊緣線的距離，調(diào)查結(jié)果如表3、圖4所示。

表3 小車左側(cè)前輪距離左邊線距離 m

圖4 隧道進(jìn)口行車軌跡圖

由圖4可以發(fā)現(xiàn)，車輛在隧道進(jìn)口處有一個(gè)向行車中心線偏移的過程，并且車速越快，偏移量越大。當(dāng)速度為88km/h時(shí)，偏移量為0.43m;當(dāng)車速超過90km/h時(shí)，偏移量為0.96m。

3 隧道進(jìn)口駕駛行為分析

交通事故是由外因和內(nèi)因共同作用的結(jié)果。通過對(duì)隧道進(jìn)口的交通事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和車輛運(yùn)行特征調(diào)查，分析了事故發(fā)生的表象特征。為了更好的揭示事故發(fā)生的內(nèi)在原因，本文對(duì)駕駛員進(jìn)行問卷調(diào)查，分析駕駛員在駕車經(jīng)過隧道時(shí)的一系列生理心理特征。

3.1 問卷調(diào)查設(shè)計(jì)

為了保證調(diào)查的全面性，在設(shè)計(jì)問卷時(shí)和發(fā)放問卷時(shí)，要考慮全面涉及不同性別、不同年齡段、不同駕齡的人群;問卷主要問駕駛員在通過隧道進(jìn)口的心理生理感受及其希望采取的解決措施;同時(shí)根據(jù)駕駛員印象最深的隧道的選項(xiàng)，反映隧道特點(diǎn)對(duì)駕駛員心里的影響程度。問卷具體實(shí)際選項(xiàng)如圖5、表4所示。

圖5 調(diào)查問卷主要問題

3.2 調(diào)查數(shù)據(jù)分析

通過在網(wǎng)絡(luò)上和各種車友會(huì)發(fā)送問卷調(diào)查，總共送出612份問卷，收回387份，其中有效問卷346份。

在參與調(diào)查的人員中，男駕駛員比例為69.65%，女駕駛員比例為30.35%;隨著收入水平的提高，有車族的年輕化，同時(shí)也受到網(wǎng)絡(luò)調(diào)查方式的影響，年齡主要分布在30歲到50歲，占到總數(shù)的62.14%;60歲以上的比例最小，只有1.73%;30歲以下的駕駛員占到19.65%;從駕齡分布來看，2～10a的比例最高，占到72.83%，2a以下和10a以上的分別占13.29%和13.87%。見表4。

表4 參與調(diào)查的駕駛員的基本資料%

3.2.1 影響隧道進(jìn)口行車安全的因素

調(diào)查結(jié)果(圖6)顯示，駕駛員精神緊張是影響隧道進(jìn)口行車安全的主要原因。認(rèn)為精神緊張是隧道進(jìn)口行車安全的占48%，認(rèn)為車速是隧道進(jìn)口行車安全的主要原因的占23%，而選擇隧道長(zhǎng)度、照度變化和其他項(xiàng)的分別占13%、10%和6%。

圖6 影響隧道行車安全的因素

3.2.2 駕駛員進(jìn)入隧道前的心理特征

調(diào)查結(jié)果(圖7)顯示，駕車通過隧道進(jìn)口時(shí)，71%的駕駛員認(rèn)為精神會(huì)感到緊張，16%的駕駛員會(huì)覺得有點(diǎn)緊張，13的人感覺不到緊張。

圖7 通過隧道時(shí)駕駛員的心理

3.2.3 提高進(jìn)隧道行車安全性的方法

調(diào)查(圖8)顯示，對(duì)于提高隧道進(jìn)口行車安全的方法，54%的駕駛員認(rèn)為可以在隧道前設(shè)置休息區(qū)，21%的駕駛員認(rèn)為設(shè)法使駕駛員集中精神，16%的駕駛員認(rèn)為可以通過改變行車速度，此外還有9%的駕駛員認(rèn)為還可以采用其他方法來提高隧道進(jìn)口行車安全。

圖8 改善隧道行車安全性的方法

3.2.4 影響休息區(qū)和隧道進(jìn)口距離的因素

對(duì)于影響休息區(qū)和隧道進(jìn)口距離的因素，34%的駕駛員認(rèn)為主要是駕駛時(shí)間，22%的駕駛員認(rèn)為是車速，23%的駕駛員認(rèn)為是道路的橫縱曲線，18%的駕駛員認(rèn)為是高速公路上的車流量，此外還有3%的駕駛員認(rèn)為是其他未列出的因素。調(diào)查結(jié)果比較分散，也說明各種因素均在發(fā)揮作用。見圖9。

圖9 停車休息區(qū)和隧道距離的影響因素

3.2.5 休息區(qū)和隧道進(jìn)口距離的關(guān)系

如圖10，對(duì)于休息區(qū)和隧道進(jìn)口之間的距離，29%的駕駛員認(rèn)為250m左右最好;20%的駕駛員認(rèn)為500m左右最好;10%的駕駛員認(rèn)為750m左右最好;4%的駕駛員認(rèn)為1000m左右最好。

此外，還有34%的駕駛員認(rèn)為休息區(qū)設(shè)置在能夠看見隧道進(jìn)口的位置;3%的駕駛員認(rèn)為休息區(qū)設(shè)置在看不見隧道進(jìn)口的位置。

圖10 停車休息區(qū)和隧道距離的選擇

4 停車休息區(qū)設(shè)置

根據(jù)調(diào)查，在隧道前設(shè)置休息區(qū)可以起到緩解精神疲勞，降低隧道交通事故的作用。隧道前停車休息區(qū)的布局和規(guī)模要充分考慮主線上駕駛員疲勞的比例、車輛駛?cè)腭偝鰧?duì)主線交通流的影響、停車休息區(qū)和隧道的距離、標(biāo)志標(biāo)線的合理設(shè)計(jì)等各個(gè)要素［11～13］。隧道前停車休息區(qū)的設(shè)置示意如圖11所示。

停車休息區(qū)設(shè)置的重點(diǎn)是休息區(qū)位置和停車車位數(shù)的確定，停車休息區(qū)的位置主要根據(jù)調(diào)查結(jié)果，同時(shí)根據(jù)路線的平縱線實(shí)際情況，設(shè)置在可以看見隧道進(jìn)口的250m到500m之間的范圍。而停車車位數(shù)的計(jì)算思路(圖12)如下:

根據(jù)主線交通量與設(shè)計(jì)利用率，停車車位數(shù)按下式計(jì)算:

P=N·S·F/R

式中:P為一側(cè)停車車位數(shù)，泊位;S為停放率，S=停放車輛數(shù)(輛/d)/主線交通量(輛/d);F為高峰率，F(xiàn)=高峰時(shí)停放車輛數(shù)(輛/d)/每日停放車輛數(shù)(輛/d);R為周轉(zhuǎn)率，R=1(h)/每車平均停放時(shí)間(h);N為一側(cè)的設(shè)計(jì)交通量，輛/d，是指通車10a后的一年365d中前端的10%，即第35d前后的交通量。

圖11 停車休息區(qū)設(shè)置

圖12 停車休息區(qū)車位計(jì)算思路

N=β·ADT·1/2

其中:β為服務(wù)系數(shù)，取值范圍見表5;ADT為年平均日交通量。

表5 服務(wù)系數(shù)取值范圍

此外，在距離休息區(qū)的一定距離處，應(yīng)在公路路側(cè)設(shè)置指示標(biāo)志，告知駕駛?cè)藛T前方休息區(qū)的位置和相應(yīng)的服務(wù)內(nèi)容，以方便車輛前往停車休息區(qū)。同時(shí)配以路側(cè)廣告牌等，誘導(dǎo)連續(xù)駕駛時(shí)間超過一定時(shí)間的車輛盡可能多的前去停車休息。還應(yīng)根據(jù)地形、交通量等，合理設(shè)置警告或限速標(biāo)志，以防發(fā)生追尾或?qū)ο驔_突。

5 結(jié)語(yǔ)

隧道特別是長(zhǎng)大隧道路段是交通事故的高發(fā)地段。由于隧道環(huán)境的特殊性，車輛行駛在隧道路段時(shí)需要駕駛員更快的感知交通環(huán)境情況，更加準(zhǔn)確的對(duì)交通狀況信息進(jìn)行分析和處理判斷，然而，駕駛員的過度緊張或者疲勞損傷會(huì)明顯降低駕駛員的感知、判斷和操作能力。通過在隧道入口前設(shè)置停車休息區(qū)來緩解駕駛員的緊張和疲勞，提高駕駛員的靈敏性，可以減少隧道的交通事故，提高隧道的行車安全。

在隧道前設(shè)置停車休息區(qū)使駕駛員的反應(yīng)變得靈敏，可以減少駕駛員的失誤。但是對(duì)于“黑洞”“白洞”“視覺震蕩”等生理心理上的錯(cuò)覺和盲區(qū)是否有改善，還需要從駕駛員的生理心理和視知覺方面開展更進(jìn)一步的研究。

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