高速公路隧道行車安全若干問(wèn)題探討

葉 飛，高 翔，秦鮮卓，秦 楠

長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064

背景

高速公路隧道行車安全若干問(wèn)題探討

葉 飛，高 翔，秦鮮卓，秦 楠

長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的快速發(fā)展，高速公路隧道建設(shè)取得了巨大的成就，帶來(lái)了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。但是，頻繁的交通事故也引起了人們對(duì)公路隧道行車安全的擔(dān)憂。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外發(fā)生多起重特大隧道交通事故，令人觸目驚心。

2012年3月13 日，一輛比利時(shí)牌照客車在瑞士南部瓦萊州謝爾附近9號(hào)高速公路的一處隧道失控撞上緊急停車帶的水泥墻，導(dǎo)致28人死亡，其中包括22名兒童。2014年3月1日，晉濟(jì)高速巖后隧道內(nèi)2輛甲醇車追尾，致使甲醇泄漏起火燃燒，波及隧道內(nèi)42輛車及煤炭等貨物，事故共造成31人死亡，9人失蹤。2017年8月10日，西漢高速秦嶺1號(hào)隧道發(fā)生客車正面碰撞隧道洞門(mén)墻事故，車輛嚴(yán)重變形，致36人死亡，13人受傷。

一樁樁慘重的交通事故，無(wú)不在警醒隧道建設(shè)各方與管理單位：隧道交通安全問(wèn)題始終是重中之重。

高速公路隧道交通事故資料顯示，隧道內(nèi)事故形態(tài)主要包括碰撞事故、刮擦事故、翻車事故和失火事故。碰撞事故主要發(fā)生于機(jī)動(dòng)車之間或機(jī)動(dòng)車與隧道結(jié)構(gòu)物之間，包括正面碰撞、側(cè)面碰撞、追尾碰撞，如圖1、2所示。交通事故有時(shí)表現(xiàn)為單一形態(tài)，有時(shí)表現(xiàn)為兩種以上并存形態(tài)，對(duì)兩種以上形態(tài)的事故，一般采用時(shí)間順序加以認(rèn)定主次。對(duì)事故形態(tài)的認(rèn)定，有利于抓住其共性問(wèn)題，進(jìn)而提出有效的措施。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，隧道進(jìn)、出口段是事故高發(fā)路段，進(jìn)口路段洞內(nèi)事故多于洞外事故，出口路段洞外事故多于洞內(nèi)事故，且隧道長(zhǎng)度與交通事故存在一定關(guān)系。隧道內(nèi)追尾事故及單車碰撞隧道壁和側(cè)翻事故占比80%以上，其主要原因在于隧道內(nèi)行車速度快、洞內(nèi)環(huán)境差及躲避空間有限；火災(zāi)事故在隧道交通事故中所占比例雖不高，但由于高速公路隧道本身的特點(diǎn)，難以組織有效救援，所造的損失同其他形態(tài)交通事故相比大得多，如圖3所示。

圖1 追尾碰撞

圖2 正面碰撞

圖3 失火事故

1 影響高速公路隧道行車安全的若干因素

隧道交通事故是在特定的交通環(huán)境中，由于人、車、環(huán)境諸因素配合失調(diào)而發(fā)生的，因此，分析交通事故的成因時(shí)最主要就是分析人、車、環(huán)境因素對(duì)交通事故形成的影響。

1.1 環(huán)境因素

1.1.1 線形條件

公路隧道的線形條件包括平面線形和縱斷面線形，隧道平面線形應(yīng)盡量選擇直線，避免設(shè)置平曲線。由于車輛在平曲線上行駛時(shí)，司機(jī)的視距不足，導(dǎo)致平曲線路段的事故發(fā)生率較高。根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)資料，高速公路發(fā)生在平曲線上的交通事故率是直線上的1.5~4倍，且損失更為嚴(yán)重。英國(guó)學(xué)者格蘭威爾通過(guò)試驗(yàn)研究道路平曲線的曲率與道路交通事故率的關(guān)系，結(jié)果如表1所示。

縱斷面線形主要控制路線的坡度及坡長(zhǎng)，坡度過(guò)大，在重力和慣性的作用下，車輛會(huì)以較大的加速度行駛，車速快速增加，駕駛員需不斷制動(dòng)，道路坡度越大，制動(dòng)就越頻繁造制動(dòng)效能越低，事故率則越高；而上坡時(shí)，必然導(dǎo)致車速降低，特別是單位質(zhì)量功率低的大型車，其行駛速度降低過(guò)多，車速與小汽車的速度差較大，極易出現(xiàn)超車現(xiàn)象和追尾事故。坡長(zhǎng)對(duì)交通安全的影響依賴于坡度，主要起放大或減小作用。

1.1.2 交通安全設(shè)施缺陷

標(biāo)志標(biāo)線的作用在于加強(qiáng)駕駛?cè)嗽诠匪淼纼?nèi)安全行車的意識(shí)、引導(dǎo)和指示駕駛行為、規(guī)范交通秩序、減少交通事故。目前我國(guó)高速公路隧道交通安全設(shè)施的設(shè)置存在較大的不足，其現(xiàn)有功能遠(yuǎn)滯后于交通發(fā)展速度，標(biāo)志標(biāo)線部分缺失，可視性能差，反光效果不明顯，可變信息牌設(shè)置數(shù)量少，管理模式落后，在一定程度上不能滿足高速公路隧道安全行車的需要，對(duì)隧道交通安全極為不利，如圖4、5所示。

隧道入口處護(hù)欄主要作為路基段或橋梁段向隧道內(nèi)壁位置過(guò)渡的一種防護(hù)結(jié)構(gòu)，主要用于絆阻車輛，使車輛回復(fù)到正常行駛方向，防止車輛失控撞向隧道壁，達(dá)到保護(hù)駕乘人員生命安全的目的。當(dāng)前部分高速公路隧道入口處無(wú)過(guò)渡護(hù)欄，車輛一旦失控將直接撞向隧道洞門(mén)，如圖6所示；部分隧道護(hù)欄設(shè)置不合理，當(dāng)車輛失控碰撞護(hù)欄后，由于護(hù)欄尤其是波形梁護(hù)欄橫向變形較大，車輛將產(chǎn)生過(guò)大的橫向位移和側(cè)傾，造成正面碰撞隧道壁或絆阻在檢修道上，導(dǎo)致車輛翻車和損毀，如圖7所示。

表1 曲率與交通事故率的關(guān)系

圖4 道路標(biāo)線失效

圖5 無(wú)隧道輪廓標(biāo)

圖6 未設(shè)置過(guò)渡護(hù)欄

1.1.3 路面條件

圖7 過(guò)渡護(hù)欄設(shè)置不合理

隧道路面因素的影響主要表現(xiàn)為路面附著系數(shù)的變化。隧道內(nèi)路面處于一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境，受外界因素影響較小，車輛排放的廢氣及其引入的塵埃及污染物逐漸沉積在路面上，由于長(zhǎng)期得不到?jīng)_洗，覆蓋路面的微觀粗糙結(jié)構(gòu)，造成路面附著系數(shù)降低，易產(chǎn)生“泥滑”、“潤(rùn)滑”現(xiàn)象。隧道內(nèi)路面雖不直接受大氣降水的影響，但隧道內(nèi)來(lái)源于圍巖和車輛帶入的水源仍較豐富，且不易消除，行車時(shí)易出現(xiàn)“水滑”現(xiàn)象，當(dāng)車輛發(fā)生滑水時(shí)，剎車能力急劇下降，操作不當(dāng)便會(huì)發(fā)生事故，如圖8所示。

高速公路隧道多采用水泥混凝土路面，采用刻槽構(gòu)造提高路面的抗滑性能，但該構(gòu)造在行車荷載及隧道內(nèi)環(huán)境因素的作用下，極易被磨蝕，尤其當(dāng)刻槽深度過(guò)淺或路面砂漿強(qiáng)度過(guò)低時(shí)，混凝土路面抗滑性能衰減極快，嚴(yán)重影響通行安全，如圖9所示。除此之外，由于高速公路道路路面和隧道路面一般采用不同的材料，二者抗滑性能存在較大差異，尤其在氣候變化時(shí)，隧道出入口路面附著系數(shù)將產(chǎn)生較大變化，加之隧道洞口積水不易消退，若車速過(guò)快，容易引發(fā)車輛側(cè)滑、追尾等交通事故。

圖8 路面積水

圖9 刻槽構(gòu)造過(guò)度磨損

1.1.4 照明與通風(fēng)

公路隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)的目的主要在于：稀釋有害氣體（主要是CO）、稀釋煙霧、稀釋異味，保證隧道內(nèi)衛(wèi)生條件及行車安全，提高隧道內(nèi)行車的舒適性。當(dāng)隧道內(nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)不足或通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況不良時(shí)，洞內(nèi)會(huì)聚集大量的煙霧，致使能見(jiàn)度降低，給行車帶來(lái)直接威脅，如圖10所示。

圖10 隧道通風(fēng)條件惡化

車輛從進(jìn)入隧道至駛出隧道，駕駛員會(huì)出現(xiàn)不同的視覺(jué)問(wèn)題。在進(jìn)出隧道時(shí)，駕駛員會(huì)經(jīng)歷“暗適應(yīng)”及“明適應(yīng)”過(guò)程，在一段時(shí)間內(nèi)看不清路況，極易發(fā)生交通事故；在隧道內(nèi)行駛時(shí)，汽車尾氣形成的煙霧吸收和散射車燈及道路照明器發(fā)出的光線，會(huì)降低隧道內(nèi)能見(jiàn)度，使駕駛員產(chǎn)生焦慮及壓迫感，降低駕駛員注意力。因此，為保證行車安全，必須給隧道內(nèi)提供良好的視覺(jué)環(huán)境，隧道照明尤為重要。但目前隧道照明存在較大問(wèn)題，部分照明設(shè)計(jì)未按規(guī)范執(zhí)行，大量隧道由于電費(fèi)開(kāi)支問(wèn)題，燈具開(kāi)啟數(shù)量有限，隧道進(jìn)出口段照明條件難以滿足明暗過(guò)渡的需要，在隧道基本段，隧道內(nèi)部照度不均，行車中明暗變化形成頻閃，易造成駕駛員視覺(jué)上的疲勞和不適，致使駕駛員對(duì)車速和距離的判斷出現(xiàn)偏差，影響行車安全，如圖11、12所示。

1.2 人的因素

人作為道路交通的主體，在交通安全中占據(jù)主導(dǎo)地位。統(tǒng)計(jì)顯示，導(dǎo)致交通事故的主要因素是人為因素，人為因素包括駕駛?cè)撕凸芾碚摺?/p>

駕駛?cè)嗽诟咚俟沸熊嚂r(shí)安全意識(shí)低，隧道內(nèi)保持車輛高速行駛，甚至疲勞駕駛，違章超車，極易在觀察、判斷和操作三個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤；并且隧道內(nèi)行駛所產(chǎn)生的不良反應(yīng)也易導(dǎo)致操作失誤，誘發(fā)交通事故。

管理因素主要包括管理部門(mén)人員的疏忽大意、管理部門(mén)對(duì)高速公路行車的管理檢查以及管理部門(mén)制定的一些規(guī)定措施不當(dāng)?shù)取?/p>

圖11 隧道洞口照明條件不良

圖12 隧道洞內(nèi)照明不良

1.3 車輛因素

車輛性能的好壞是影響道路交通安全的重要因素，除超載、日常檢修維護(hù)工作不到位等原因外，還與車輛性能有很大的關(guān)系，如操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、輪胎的性能等。

2 交通事故預(yù)防對(duì)策

2.1 加強(qiáng)駕駛員的安全意識(shí)及車輛的日常維護(hù)

駕駛員應(yīng)主動(dòng)提高安全防范意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)高速公路基礎(chǔ)設(shè)施和交通誘導(dǎo)標(biāo)識(shí)的了解，避免由于操作不當(dāng)或疲勞駕駛等引起交通事故；加強(qiáng)車輛的日常維護(hù)，確保車輛的技術(shù)狀況良好。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）隧道線形應(yīng)選擇良好的平縱線形組合，盡量減少連續(xù)下坡和小半徑彎道路段。當(dāng)坡道、彎道不能完全避免時(shí)，在隧道前較長(zhǎng)路段應(yīng)設(shè)置視線良好的減速帶，并設(shè)置連續(xù)的減速及限速標(biāo)志。

（2）保證隧道的通風(fēng)照明設(shè)計(jì)滿足通行要求，推進(jìn)高速公路隧道照明LED節(jié)能改造，開(kāi)展太陽(yáng)能光纖照明、光帶照明等新技術(shù)的應(yīng)用。在隧道接近段可采取一定的減光措施，主要包括：設(shè)置減光構(gòu)筑物、利用植被減光及控制洞外景物表面亮度，以此形成光過(guò)渡帶，降低亮度劇變對(duì)駕駛員造成的視覺(jué)沖擊，優(yōu)化行車環(huán)境，保證行車安全，如圖13所示。

圖13 隧道遮光棚

（3）隧道內(nèi)除通風(fēng)與照明系統(tǒng)外，還應(yīng)設(shè)置電視監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、CO濃度和煙霧濃度檢測(cè)系統(tǒng)等，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道運(yùn)營(yíng)狀況，保證隧道正常運(yùn)行。

2.3 加強(qiáng)隧道內(nèi)附屬設(shè)施及路面的維護(hù)管理

（1）加強(qiáng)管理隧道內(nèi)通風(fēng)、照明、消防等附屬設(shè)施，定期檢測(cè)，及時(shí)維修更換，確保其處于正常工作狀態(tài)。

（2）嚴(yán)格監(jiān)控，切實(shí)發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有的作用，根據(jù)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行系統(tǒng)控制，發(fā)布控制命令，避免事故發(fā)生。

（3）隧道路面鋪筑選用摩阻系數(shù)較大的抗滑路面，養(yǎng)護(hù)管理人員在日常維護(hù)中應(yīng)對(duì)隧道路面進(jìn)行定期清掃，定期檢測(cè)隧道抗滑性能，保證隧道路面的摩阻系數(shù)保持在正常范圍；在隧道進(jìn)出口處設(shè)置彩色防滑路面，不僅可防止車輛洞口側(cè)滑，又能起到警示作用，如圖14所示。

圖14 洞口防滑構(gòu)造

2.4 嚴(yán)格限制并控制車速

（1）根據(jù)各隧道的具體情況制定車速限制，并用交通標(biāo)志和路面交通標(biāo)示將所限制的速度標(biāo)示出來(lái)，但應(yīng)保證限速有一個(gè)漸變的過(guò)程，同類交通標(biāo)志連續(xù)提示，避免出現(xiàn)突然降低限速，造成駕駛員采用緊急剎車減速的情況。

（2）采用物理的方法，主要是采用特殊設(shè)計(jì)或設(shè)置障礙物，來(lái)強(qiáng)制車輛降低行駛速度。

2.5 優(yōu)化完善高速公路隧道交通安全設(shè)施

（1）加大隧道交通安全設(shè)施資金的投入，增加交通安全設(shè)施的數(shù)量，豐富交通信息，增強(qiáng)交通標(biāo)志標(biāo)線的可視化，加強(qiáng)管理，及時(shí)修復(fù)。

（2）推廣主動(dòng)發(fā)光技術(shù)的應(yīng)用。主動(dòng)發(fā)光亮度是反光亮度的10倍左右，穿透能力強(qiáng)，可安全有效地為駕駛員指導(dǎo)方向。主動(dòng)發(fā)光的輪廓標(biāo)志可以某種頻率閃爍，因人的視覺(jué)對(duì)變化更為敏感，故其警示作用較強(qiáng)，如圖15所示。

圖15 主動(dòng)發(fā)光標(biāo)志

（3）隧道洞口處設(shè)置過(guò)渡護(hù)欄，并應(yīng)在車輛碰撞后使運(yùn)行輪跡滿足導(dǎo)向駛出框要求，車輛行駛至隧道洞壁以及檢修道位置時(shí)可向前方順利導(dǎo)出并駛?cè)胨淼纼?nèi)，避免車輛碰撞接近隧道洞壁位置護(hù)欄時(shí)與隧道洞壁或檢修道產(chǎn)生絆阻，如圖16所示。開(kāi)發(fā)應(yīng)用新型過(guò)渡護(hù)欄，優(yōu)化提高護(hù)欄的防撞性能、導(dǎo)向性能及緩沖性能，提升隧道交通安全防護(hù)水平，如圖17所示。

圖16 過(guò)渡段護(hù)欄設(shè)置

圖17 旋轉(zhuǎn)式防撞護(hù)欄

（4）隧道內(nèi)合理設(shè)置安全防護(hù)設(shè)施。隧道緊急停車帶、車型橫通道等均存在直角或者棱角，車輛高速行駛時(shí)一旦失控，將直接撞擊隧道壁出現(xiàn)事故，因此應(yīng)在此類部位處設(shè)置防撞設(shè)施，如圖18所示。

圖18 防撞設(shè)施

3 結(jié)語(yǔ)

高速公路隧道是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，其運(yùn)營(yíng)安全直接關(guān)系高速公路能否有效發(fā)揮其快速、安全、舒適、高效的功能。人、車和環(huán)境作為影響高速公路隧道交通安全的基本要素，應(yīng)從系統(tǒng)的角度出發(fā)綜合考慮三者的影響，減少隧道交通事故的發(fā)生?；谒淼涝O(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理及道路使用者三個(gè)方面進(jìn)行必要的安全設(shè)計(jì)，加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)管理及監(jiān)控，改善隧道運(yùn)營(yíng)狀況，強(qiáng)化駕駛員安全意識(shí)，保證多因素協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以此改善高速公路隧道運(yùn)營(yíng)安全的現(xiàn)狀。