隧道安全管理度及與運(yùn)營效益關(guān)系的研究

李立+倪健+李芹

[摘 要]以分析影響隧道安全管理的五大因素為基礎(chǔ)，提出隧道安全管理度的概念和定義，并且以隧道交通量為核心變量，建立隧道安全管理與運(yùn)營效益的關(guān)系模型，應(yīng)用該模型對(duì)某隧道工程項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，隧道安全管理度計(jì)算數(shù)據(jù)與模型計(jì)算數(shù)據(jù)一致，符合實(shí)際情況，該研究在隧道安全管理方面具有指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]隧道安全管理；安全管理度；隧道運(yùn)營效益

[中圖分類號(hào)]F54 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1671-8372（2017）04-0027-04

Abstract：Based on the analysis of five factors that affect the tunnel safety management， this study puts forward the concept and definition of the degree of tunnel safety management， and takes the tunnel traffic flow as the core variables so as to establish the relation model between the agree of the tunnel safety management and the operation benefits， as well as verifies a certain tunnel project by applying this model. The results show that the calculation data of the degree of tunnel safety management is in no difference with the model calculation data， conforming to the reality. The research is of guiding significance in tunnel safety management.

Key words：tunnel safety management； the degree of safety management； the operation efficiency of tunnel

我國是世界上擁有隧道量最多的國家之一。截至2015年，全國已經(jīng)建成使用的公路隧道為14006處，隧道的總長度為1268.39萬米。其中，特長隧道744處，總長度為329.98萬米，占比分別為5.3%和26%；長隧道3138處，總長度為537.68萬米，占比分別為22.4%和42.4%。隧道在國家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中已經(jīng)顯現(xiàn)出重要的影響力，并與人民群眾便利出行和生活質(zhì)量提高息息相關(guān)[1]。但受空間封閉性、照明亮度及空氣灰塵等因素的影響，隧道內(nèi)部環(huán)境具有極大的局限性，誘發(fā)事故的因素較多，而且一旦發(fā)生事故，往往會(huì)造成較大的損失。目前整個(gè)社會(huì)對(duì)隧道安全管理系統(tǒng)的投入明顯不足，人們?nèi)匀粚⑺淼腊踩芾硪暈楣こ坦芾聿块T內(nèi)部的事務(wù)，整體的隧道安全管理系統(tǒng)或體系尚未真正建立起來。

一、隧道安全管理研究現(xiàn)狀及問題

現(xiàn)有的隧道安全管理研究，偏重屬性研究，真正基于隧道安全管理需求的量化研究很少，而涉及整個(gè)隧道安全管理評(píng)價(jià)系統(tǒng)全面量化的研究更少。這種研究狀況，既阻礙了對(duì)隧道安全管理度的研究，也限制了隧道安全管理工作的深化，大大落后于國內(nèi)外隧道工程發(fā)展和隧道安全管理的迫切需求。

造成這一研究現(xiàn)狀的原因主要有三個(gè)方面：一是隧道安全管理要素的細(xì)分尚未引起研究者的重視，泛泛而論的研究缺乏系統(tǒng)性和針對(duì)性的方案設(shè)計(jì)，隧道安全管理難以得到具體落實(shí)；二是隧道安全管理尚未被納入隧道工程管理和運(yùn)營的內(nèi)生要素，相關(guān)研究成果多偏重于交通流量和建設(shè)安裝經(jīng)濟(jì)效益等局部指標(biāo)的描述，缺少對(duì)隧道安全管理與經(jīng)濟(jì)效益的系統(tǒng)分析；三是缺乏對(duì)隧道安全管理與運(yùn)營效益關(guān)系模型的相關(guān)描述，缺乏將隧道安全管理與運(yùn)營效益直接掛鉤的案例研究，缺乏支撐隧道安全管理度評(píng)價(jià)的應(yīng)用成果。

本文由我國隧道安全管理需求入手，分析影響隧道安全的主要因素，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行隧道安全管理度測(cè)算，并對(duì)隧道安全管理度與隧道運(yùn)營效益進(jìn)行擬合度分析。

二、隧道安全管理要素及其量化

（一）隧道安全管理要素

隧道安全管理要素主要包括人、車、路、環(huán)境、養(yǎng)護(hù)管理5大類[2]。按照5類要素的相互關(guān)系，可以使用層次分析方法，建立綜合評(píng)價(jià)體系，分為5個(gè)一級(jí)指標(biāo)13個(gè)二級(jí)指標(biāo)，判定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，進(jìn)而確定隧道安全管理要素系統(tǒng)（見圖1）。

（二）隧道安全管理度及其范圍劃分

隧道安全管理度反映了隧道安全管理水平。通常，將隧道安全管理度評(píng)價(jià)范圍設(shè)定在0～1。數(shù)值越是趨向于1，表示隧道安全管理水平越高，隧道越安全；數(shù)值越是趨向于0，則表示隧道安全管理水平越低，隧道越不安全。一般來說，安全管理度為1（極端的安全），或者為0（極端的不安全）的情況是不存在的，可以予以排除。

為便于隧道安全的現(xiàn)場(chǎng)管理并綜合考慮理論研究的需要，擬設(shè)定安全管理度0.5為安全管理的可接受與不可接受的臨界值。當(dāng)隧道安全管理度小于0.5時(shí)，表示隧道安全管理水平處于不可接受的狀態(tài)，隧道處在不安全狀態(tài)；當(dāng)隧道安全管理度大于0.5時(shí)，表示隧道安全管理水平處在可接受狀態(tài)。

在系統(tǒng)參考國內(nèi)外隧道安全管理研究資料，并征詢相關(guān)專家意見的基礎(chǔ)上，將隧道安全管理水平分為5個(gè)不同的等級(jí)：好、較好、較差、差、不可接受，并對(duì)其賦予量化數(shù)值（見表1），據(jù)此進(jìn)行隧道安全管理度的相應(yīng)評(píng)價(jià)。

（三）隧道安全管理度的計(jì)算

首先，確定隧道安全管理度指標(biāo)。指標(biāo)體系V={人，車，路，養(yǎng)護(hù)，環(huán)境}。其中，人指標(biāo)體系V1={管理人員，交通參與人，應(yīng)急救援人}，車指標(biāo)體系V2={機(jī)動(dòng)車速度，機(jī)動(dòng)車組成，狀況}，路指標(biāo)體系V3={交通組織，道路類型，道路寬度}，養(yǎng)護(hù)指標(biāo)體系V4={土建養(yǎng)護(hù)，設(shè)備養(yǎng)護(hù)}，環(huán)境指標(biāo)體系V5={內(nèi)部環(huán)境，外部環(huán)境}[3]。endprint

其次，明確指標(biāo)體系的權(quán)重。由于整個(gè)評(píng)價(jià)體系的影響因素較多，為提高各個(gè)指標(biāo)體系的準(zhǔn)確性，擬采用層次分析法和目前通行的Matlab計(jì)算軟件計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重。

相應(yīng)的體系架構(gòu)如下：人指標(biāo)體系V1={管理人員，交通參與人，應(yīng)急救援人}={V11，V12，V13，V14，V15}，車指標(biāo)體系V2={機(jī)動(dòng)車速度，機(jī)動(dòng)車組成，機(jī)動(dòng)車狀況}={ V21，V22，V23}，路指標(biāo)體系V3={交通組織，道路類型，車路寬度}={ V31，V32，V33 }，養(yǎng)護(hù)指標(biāo)體系V4={土建養(yǎng)護(hù)，設(shè)備養(yǎng)護(hù)}={ V41，V42，V43 }，環(huán)境指標(biāo)體系V5={內(nèi)部環(huán)境，外部環(huán)境}={V51，V52 }[4]。

三、隧道交通量對(duì)隧道安全管理度的影響

隧道交通量是表示隧道內(nèi)交通負(fù)荷及交通密度的重要參數(shù)。通常情況下，隧道安全管理水平越高，隧道行車的舒適性、安全性越高，吸引的交通車輛數(shù)量就越多，二者會(huì)形成一種相互促進(jìn)的關(guān)系[5]。因此，我們不僅可以通過隧道交通量對(duì)隧道安全管理度進(jìn)行研究，還可以將其作為反映隧道運(yùn)營效益的重要數(shù)據(jù)。

本文選取湖北、山東、陜西、重慶、福建、上海等省市較有代表性的公路隧道為樣本實(shí)證研究兩者的關(guān)系，運(yùn)應(yīng)用Microsoft excel軟件，對(duì)樣本相關(guān)進(jìn)行計(jì)算，建立隧道交通量與隧道安全關(guān)系的數(shù)量表（見表2）。

由圖2可知，隧道交通量與隧道安全管理度密切相關(guān)，但二者的關(guān)系是非線性的。一個(gè)顯著的表現(xiàn)是，當(dāng)隧道安全管理度在一定范圍內(nèi)降低時(shí)，隧道交通量并不是線性地隨之下降；反之，隧道安全管理度提高后，隧道交通量也非直線上升。兩者之間往往在一定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，相互促進(jìn)，相互影響。但是，從大數(shù)據(jù)的范圍看，二者的發(fā)展態(tài)勢(shì)是高度一致的。

四、基于交通量約束的隧道運(yùn)營效益評(píng)價(jià)

五、模型驗(yàn)證及結(jié)論

（一）實(shí)例評(píng)價(jià)

以B隧道為實(shí)例對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。B隧道項(xiàng)目全長7800米，采用BOT（建設(shè)-運(yùn)營-轉(zhuǎn)移）模式建設(shè)，隧道單獨(dú)收費(fèi)，已投入運(yùn)營6年。該隧道采用了目前國內(nèi)最新的機(jī)電系統(tǒng)，安全性和可靠性較高，在國內(nèi)具有典型性，其運(yùn)營效益在一定程度上可代表國內(nèi)隧道的較高水平。另外，該項(xiàng)目投資規(guī)模和工程量較大。選用該項(xiàng)目驗(yàn)證本文提出的模型，具有代表性。

（二）隧道安全管理度評(píng)價(jià)

應(yīng)用層次分析法與Matlab軟件，計(jì)算隧道安全管理度影響要素所占的權(quán)重（見表3）。

運(yùn)用專家評(píng)分法，對(duì)B隧道項(xiàng)目安全管理度的影響要素進(jìn)行逐項(xiàng)打分，得到評(píng)價(jià)結(jié)果（見表4）。

應(yīng)用式（1）和式（2），計(jì)算得到隧道的安全管理度，因此隧道的安全管理水平為較好。

（三）模型驗(yàn)證及結(jié)論

通過基礎(chǔ)調(diào)研工作，獲得B隧道的標(biāo)準(zhǔn)車收費(fèi)為20元/標(biāo)準(zhǔn)車，日均收費(fèi)總額為59萬元；應(yīng)用隧道交通數(shù)據(jù)流量統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到B隧道的日均交通量約為3萬輛（標(biāo)準(zhǔn)車）。按照式（5），反算隧道安全管理度，實(shí)際計(jì)算數(shù)據(jù)與模型計(jì)算數(shù)據(jù)基本一致，所建模型符合實(shí)際情況。

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[責(zé)任編輯 王艷芳]endprint