論隧道路段交通事故的主要原因

付文甫

摘要：隧道路段交通事故主要有兩種形式：側(cè)滑和側(cè)翻。不管是側(cè)滑或側(cè)翻，沒(méi)有橫向力對(duì)汽車(chē)的作用，是不可能發(fā)生的，即使汽在抗滑性能最差的冰面上行駛也不會(huì)側(cè)滑，也就是說(shuō)，對(duì)汽車(chē)過(guò)大的橫向力是發(fā)生事故的主要原因。如果認(rèn)定這點(diǎn)，就應(yīng)設(shè)法減小汽車(chē)所受橫向力，以達(dá)到車(chē)輛安全行駛的目的。

關(guān)鍵詞：交通事故；隧道；橫向力

0.引言

隧道路段在現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于發(fā)生交通事故的主要原因講述不清，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)程中未進(jìn)行有效地防事故設(shè)計(jì)，部分偏于保守的設(shè)計(jì)還大幅增加了工程造價(jià)，對(duì)路線(xiàn)整體的指標(biāo)都產(chǎn)生了影響。本文分析了隧道路段交通事故的主要原因，還對(duì)此總結(jié)了應(yīng)對(duì)措施，對(duì)隧道防治交通事故有所幫助。

1.分析隧道路段發(fā)生交通事故的原因

1.1現(xiàn)行規(guī)范強(qiáng)調(diào)隧道的路面抗滑性能

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2014）中只有隧道章節(jié)中強(qiáng)調(diào)路面的抗性能，它是這樣論述的：“隧道路面應(yīng)具有足夠的抗滑性能。洞內(nèi)、外銜接路段路面設(shè)計(jì)抗滑性能應(yīng)一致”。實(shí)際上具有足夠的抗滑性能是對(duì)路面的一個(gè)基本要求，不管是路基上還是在橋梁上的路面都應(yīng)是這個(gè)要求，凡不具備足夠的抗滑性能的路面是不合格的路面，這樣的路面是需要進(jìn)行大修了。什么叫具有足夠的抗滑性能？具有足夠的抗滑性能就是能阻止車(chē)輛側(cè)滑的能力，至于洞內(nèi)、外銜接路面設(shè)計(jì)抗滑性能應(yīng)一致，這一規(guī)定是多余的，兩種都具有足夠的抗滑性能的不同路面銜接在一起，盡管抗滑性能不完全一致也是沒(méi)有問(wèn)題的，沒(méi)有資料能證實(shí)或證明汽車(chē)置于這樣兩種不同路面銜接處之上會(huì)發(fā)生側(cè)滑事故，《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）列舉大量側(cè)滑的事故，都是發(fā)生在同一路面之上的。

1.2推測(cè)隧道發(fā)生事故真正的原因

隧道路段交通事故多發(fā)，這些事故是什么原因引起的？有相當(dāng)一部分人認(rèn)為是路面摩阻系數(shù)不夠所引起的，因此在隧道洞口段采用彩色防滑墊等措施來(lái)應(yīng)對(duì)。這種做法是否能防止事故的發(fā)生呢？本文就這一問(wèn)題進(jìn)行探討。

隧道路段交通事故主要有兩種形式：側(cè)滑和側(cè)翻。不管是側(cè)滑或側(cè)翻，沒(méi)有橫向力對(duì)汽車(chē)的作用，是不可能發(fā)生的，即使汽在抗滑性能最差的冰面上行駛也不會(huì)側(cè)滑，也就是說(shuō)，對(duì)汽車(chē)過(guò)大的橫向力是發(fā)生事故的主要原因。如果認(rèn)定這點(diǎn)，就應(yīng)設(shè)法減小汽車(chē)所受橫向力，以達(dá)到車(chē)輛安全行駛的目的。

2.分析汽車(chē)隧道路段側(cè)滑和側(cè)翻的原因

2.1汽車(chē)所受橫向力分類(lèi)

2.1.1由路面橫坡引起汽車(chē)重力的橫向分力F，F(xiàn)=mg·i（i-路面橫坡）。F平作用在汽車(chē)的重心處。

2.1.2由路面對(duì)汽車(chē)橫向摩擦力F，它是為克服汽車(chē)所受其他力產(chǎn)生橫向移動(dòng)趨勢(shì)的力，是維持汽車(chē)橫向受力平衡的力。F= mgμ（m為汽車(chē)質(zhì)量、μ為橫向摩阻系數(shù)）。μ取值是根據(jù)汽車(chē)橫向移動(dòng)趨勢(shì)大小決定的，其范圍為0～Ц（Ц為最大橫向摩阻系數(shù)），由于F摩作用在車(chē)輪底部，相當(dāng)于F摩作用在汽重心處另加一個(gè)傾覆力矩F·h（h是汽車(chē)重心距路面的高度）。

2.1.3汽車(chē)作曲線(xiàn)行駛所需要的向心力F，F(xiàn)= m·v2/R/127（V-汽車(chē)行駛速度m/s，R-平曲線(xiàn)半徑）。速度越快，曲線(xiàn)半徑越小，所需要向心力就越大，沒(méi)有向心力的作用，汽車(chē)是不會(huì)作曲行駛的。F向是F平和F摩的合力。

2.2隧道路段汽車(chē)發(fā)生側(cè)滑與側(cè)翻的原因

如果路面所提供的最大摩擦力mgЦ，仍不能阻止汽車(chē)橫移，也就是所需摩擦力大于能提供的摩擦力，汽車(chē)就會(huì)發(fā)生側(cè)滑；如果汽車(chē)的傾覆力矩F摩·h大于汽車(chē)的穩(wěn)定力矩，汽車(chē)就會(huì)側(cè)翻，即F摩·h≥mg·b/2（b為輪距），也就是當(dāng)F摩≥mg·b/h/2汽車(chē)就會(huì)側(cè)翻。

當(dāng)然，加大路面抗滑性能也是可以阻止汽車(chē)側(cè)滑的，但這與降低汽車(chē)所需摩擦力來(lái)避免側(cè)滑是有區(qū)別的，如果只是加強(qiáng)路面抗滑性能，而忽視對(duì)橫向力的減小，因有較大橫向力存在，就會(huì)加速對(duì)路面的的磨耗，路面抗滑性能會(huì)較快地衰減，實(shí)際上安全隱患并未消除。

這絕不是說(shuō)隧道路面的抗滑性能不重要，而是不要過(guò)分強(qiáng)調(diào)抗滑性能，而忽視真正影響行車(chē)安全的因素。一般地說(shuō)，新建隧道路面μ較高，F(xiàn)滑較大，所發(fā)生事故是以側(cè)翻為主，隨著時(shí)間路面磨耗加大，路面μ降低，F(xiàn)變小，所發(fā)生側(cè)滑事故會(huì)多起來(lái)。

汽車(chē)在行駛過(guò)程中司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)向，有以下兩種轉(zhuǎn)向所產(chǎn)生的橫向力應(yīng)進(jìn)行說(shuō)明：

第一種轉(zhuǎn)向，是汽車(chē)在緩和曲線(xiàn)上行駛，為適應(yīng)變化的曲率進(jìn)行轉(zhuǎn)向，這是線(xiàn)形所決定的，汽車(chē)行走的是回旋曲線(xiàn)，司機(jī)轉(zhuǎn)方向盤(pán)是單向的、轉(zhuǎn)速是緩和的，汽車(chē)行駛的曲率?。ò霃酱螅矣邢噙m應(yīng)的超高配合，汽車(chē)所需F摩較小，對(duì)汽車(chē)的安全行駛沒(méi)有危害。因此沒(méi)有必要限制其采用。

第二種轉(zhuǎn)向，是行駛的汽車(chē)橫向移位，比如超車(chē)、繞避障礙等進(jìn)行轉(zhuǎn)方向盤(pán)，汽車(chē)進(jìn)入隧道環(huán)境突變，司機(jī)產(chǎn)生恐懼感，將車(chē)往路中移也屬這一種，這種情況汽車(chē)并未按線(xiàn)形行駛，而是走S形曲線(xiàn)，司機(jī)轉(zhuǎn)方向盤(pán)是雙向的，轉(zhuǎn)速較急促，汽車(chē)行駛的曲率大（半徑?。?，路面沒(méi)有超高配合，走的S曲線(xiàn)中有一個(gè)為反超高，即路面產(chǎn)生F與需要的向心力方向相反，因此路面對(duì)汽車(chē)橫向摩擦力不僅要克服F平，還要提供向心力，此時(shí)F很大，對(duì)汽車(chē)安全行駛有較大危害。這種轉(zhuǎn)向也可以用“躲閃”來(lái)描述，是應(yīng)重點(diǎn)研究并力求解決問(wèn)題。

汽車(chē)“躲閃”引起側(cè)翻可見(jiàn)《汽車(chē)向內(nèi)側(cè)翻的原因及其預(yù)防參策》一文。該文刊登在《湖南交通科技》2011第3期上，對(duì)不同路面橫坡、不同運(yùn)行速度、不同重心高度、不同行駛半徑的“躲閃”引起汽車(chē)側(cè)翻進(jìn)行了研究，可上網(wǎng)查閱。

長(zhǎng)期以來(lái)受“隧道洞口內(nèi)外3S行程路線(xiàn)平縱線(xiàn)形應(yīng)一致”規(guī)定的誤導(dǎo)，設(shè)計(jì)人員寧愿采用線(xiàn)形一致的圓曲線(xiàn)進(jìn)出隧道，也不敢采用緩和曲線(xiàn)進(jìn)出隧道。《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2014）重申了這一規(guī)定，但同意在特殊困難地段，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證后，可采用緩和曲線(xiàn)進(jìn)出隧道。試問(wèn)：如果采用緩和曲線(xiàn)進(jìn)出隧道真有什么隱患，論證又能解決什么呢？

如果以為用路線(xiàn)的線(xiàn)形可以抑制“躲閃”，那是不對(duì)的，因?yàn)椤岸汩W”與與路線(xiàn)的線(xiàn)形無(wú)關(guān)，也不是有第一種轉(zhuǎn)向就會(huì)引發(fā)第二種轉(zhuǎn)向?！岸汩W”與線(xiàn)形無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)“躲閃”可以在任何線(xiàn)形上發(fā)生，那么什么線(xiàn)形對(duì)“躲閃”所產(chǎn)生的橫向力要小一些呢？它們依次為直線(xiàn)、緩和曲線(xiàn)、圓曲線(xiàn)，實(shí)質(zhì)上不在于平面，而在于路面的橫坡，橫坡大“躲閃”反超高橫向力就較大。

3.當(dāng)前采用防止隧道路段發(fā)生交通事故的措施及評(píng)價(jià)

3.1限速

有不少的隧道限速80km/h，這對(duì)減小“躲閃”時(shí)的橫向力有意義，因?yàn)椤岸汩W”轉(zhuǎn)彎?rùn)M向力與速度的平方成正比。但是限速也有弊端，首先它強(qiáng)化車(chē)輛在隧道前剎車(chē)減速，進(jìn)隧道后又加速，它與過(guò)大的橫向力一樣加劇對(duì)路面的磨耗，加速路面抗滑性能的衰減，對(duì)行車(chē)安全不利；其次它破壞了穩(wěn)定勻速的交通流，特別是設(shè)計(jì)速度快的高速公路，還有可能造成追尾的事故。因此限速是弊大于利的措施，不應(yīng)提倡。

3.2“3S”行程

對(duì)隧道洞口內(nèi)外3S行程路線(xiàn)要一致的要求，前文已說(shuō)明這一措施不能避免“躲閃”的發(fā)生，也就是不能消除過(guò)大的橫向力，對(duì)減少事故沒(méi)有益處，相反有時(shí)為追求線(xiàn)形一致，會(huì)使隧道增長(zhǎng)、變得更彎或使洞口位于不利的位置，《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20-2017）規(guī)定隧道洞口內(nèi)外3S行程，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證后，洞口內(nèi)外平曲線(xiàn)可采用回旋曲線(xiàn)（見(jiàn)線(xiàn)規(guī)第51頁(yè)）就比較合適。

3.2彩色防滑墊

在隧道洞口處采用彩色防滑墊，前文已說(shuō)明加強(qiáng)防滑只能解決側(cè)滑的問(wèn)題，而且只是治表，不能解決側(cè)翻的問(wèn)題，有些新攤鋪的路面上就要鋪防滑墊就不妥當(dāng)，特別是采用彩色防滑墊，說(shuō)是要給司機(jī)視覺(jué)上的沖擊，這一沖擊是否司機(jī)帶來(lái)緊張還值得研究。采用防滑墊就放棄對(duì)過(guò)大橫向力的消除，而消除過(guò)大橫向力就無(wú)需用防滑墊。

4.建議采取的措施及分析

既然“躲閃”是隧道突變的壞境導(dǎo)致司機(jī)恐懼所引發(fā)的，那么改變隧道突變的環(huán)境，消除“躲閃”減小橫向力，就是減少隧道交通事故最直接、最有效的措施。可以考慮采用以下措施：

4.1進(jìn)行隧道洞口外側(cè)亮度過(guò)渡。

隧道洞口內(nèi)外亮度不同是環(huán)境最大的突變，解決的辦法也很簡(jiǎn)單，即采用植樹(shù)灌或建遮陽(yáng)棚對(duì)陽(yáng)光進(jìn)行遮擋，人為將洞口外過(guò)渡段的亮度降下來(lái)，亮度由明到暗要有過(guò)渡，在洞口處隧道內(nèi)外亮度要比較接近。從目前的情況來(lái)看，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員不重視洞口外的亮度過(guò)渡，當(dāng)然要做好亮度過(guò)渡也不易，隧道處基本是基巖要開(kāi)挖較大樹(shù)坑才能保證樹(shù)灌成活，還要考慮樹(shù)灌要搭配。過(guò)渡段可先采用5S行程控制。

4.2隧道洞口設(shè)計(jì)避免突變

現(xiàn)隧道處的側(cè)墻和檢修道對(duì)于行車(chē)而言都是突變，應(yīng)將側(cè)墻的一部分和檢修道向洞口外延伸，并逐漸降低側(cè)墻高度、減窄檢修道的寬度最后過(guò)渡為護(hù)欄，這符合《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第3.6.1條“路基、橋梁、隧道相互銜接處，其建筑限界應(yīng)按過(guò)渡段處理”的要求。

4.3檢修道的高度不宜超過(guò)25cm

《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）規(guī)定檢修道的高度可按20～80cm取值，設(shè)計(jì)速度越快，其平臺(tái)越高（見(jiàn)《隧規(guī)》144頁(yè)），這不一定妥當(dāng)。實(shí)際上檢修道太高，也是引發(fā)事故因素，可以設(shè)想當(dāng)司機(jī)剛適應(yīng)隧道內(nèi)的情況，突然發(fā)現(xiàn)檢修道是如此高，距車(chē)如此近，豈能不恐懼？采用“躲閃”就可以理解?！端硪?guī)》231頁(yè)列舉在隧道口內(nèi)200～400m發(fā)生的事故就可能與此有關(guān)。檢修道設(shè)置高度要考慮檢修人員步行時(shí)的安全，實(shí)質(zhì)上只有行車(chē)安全，檢修人員才安全，如果行車(chē)不安全，檢修人員就無(wú)安全可言。建議檢修道的高度宜控制在25cm以?xún)?nèi)，也與公路建筑限界一致。

4.4其他有效措施

除了要消除環(huán)境的突變外，還可以從路面橫坡上采取措施減小橫向力，比如采用不設(shè)超高的圓曲線(xiàn)，路面仍然要設(shè)超高，不設(shè)超高，實(shí)際上是反超高，橫向力就大，特別汽車(chē)超速（如下坡），很容易發(fā)生側(cè)滑、側(cè)翻事故。對(duì)于直線(xiàn)路段，由于隧道內(nèi)路面不用排除雨水，因此可以進(jìn)一步放緩橫坡，比如說(shuō)采用0.5%，這不僅減小不必要的橫向力，也可以減小萬(wàn)一司機(jī)“躲閃”（如超車(chē)）反超高時(shí)的橫向力，這樣做沒(méi)有壞處，與限速不一樣。

5.結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家用地政策的緊縮，隧道工程在項(xiàng)目中所占有的比重逐年上升，如何防治隧道的交通安全事故還有很多值得去研究、挖崛的地方，在防治之前發(fā)掘交通安全事故形成的真正原因，在設(shè)計(jì)中做到有的放矢才能治本。

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