隧道交通安全影響因素及防治措施研究

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074)

引言

公路隧道設(shè)計是公路安全和路線設(shè)計的重要部分，在地形復(fù)雜的情況下進(jìn)行公路建設(shè)，可考慮隧道作為比選方案。隧道方案具有可減少對環(huán)境和土地的破壞，保護(hù)土地資源，降低交通堵塞和環(huán)境污染等優(yōu)勢；其數(shù)量、總長以及占比均持續(xù)增長。截至2018年底，全國公路隧道共17738處，總長1723.61萬米，占公路總里程0.0356%。2010年～2018年，隧道、特長隧道、長隧道總長統(tǒng)計見下圖1。隧道事故主要有：兩輛及兩輛以上車輛間碰撞、車輛撞上隧道某部分實體、火災(zāi)、隧道實體坍塌等，本文僅對交通事件類型[1]之一交通事故的影響因素及防治進(jìn)行研究。隧道交通安全由人、車、環(huán)境共同決定，本文基于對人、車、環(huán)境三個方面的考慮，對其影響因素及防治措施進(jìn)行分析。

圖1 2010年～2018年隧道、特長隧道、長隧道總長統(tǒng)計

一、隧道行駛安全影響因素

隧道行駛行為是“人”于隧道“環(huán)境”中駕駛“車”產(chǎn)生，是人、車、環(huán)境(隧道)的共同作用。因此，以下從人、車、環(huán)境三個方面對交通安全的影響因素進(jìn)行分析。

(一)過渡區(qū)及速度變化

將車輛自開放式公路(包括公路橋梁)駛?cè)胫了淼溃篑偝鲋灵_放式公路或連續(xù)隧道的連接路段的整個區(qū)間分為：隧道進(jìn)口過渡段、隧道進(jìn)口、隧道內(nèi)部、隧道出口、隧道出口過渡段[2]；亦有研究人員[3]給出入(出)口、過渡段、中間段的劃分。主要是基于兩個原則：

1.出、入口因存在明暗環(huán)境變化以及速度變化，應(yīng)給予重視。白天隧道內(nèi)外亮度差別較大，從明亮處駛?cè)胂鄬^暗的隧道，駕駛?cè)藛T通常會在靠近入口處減速以適應(yīng)亮度較低的隧道；駛出時視野較好會提高速度，但易受“炫光”影響。夜間駛出時因“黑洞”現(xiàn)象，看不清外部道路的線形和障礙物，對駕駛造成影響。

2.過渡區(qū)是相對危險區(qū)域，駕駛?cè)藛T通常會在駛?cè)牒婉偝鏊淼罆r，調(diào)整行駛速度來適應(yīng)變化的環(huán)境。駕駛?cè)藛T以較高的速度駛向隧道，當(dāng)車輛接近隧道時，駕駛?cè)藛T通常在靠近入口處減速以適應(yīng)相對較暗的環(huán)境。通過隧道后，車輛速度低于開放式公路行駛的速度，駛出時通常會提速。這種速度波動對交通安全會產(chǎn)生有害的影響。

(二)照明

我國隧道照明標(biāo)準(zhǔn)[4]給出了照明設(shè)計方案，但對晝夜差異、駕駛?cè)艘曈X認(rèn)知以及隧道內(nèi)道路線形、長度等并未作考慮。實際隧道照明設(shè)計時，晝夜方案相同，且出入口段落并未設(shè)置階梯變化；運營過程中，存在將雙側(cè)改為單側(cè)，甚至取締的現(xiàn)象。趙煒華等[5]詳細(xì)分析了晝、夜間入、出口及中間段的照明設(shè)計需求，并指出就晝、夜間明/暗適應(yīng)問題，應(yīng)針對性設(shè)置緩和、漸變照明方案?？偟膩砜?，照明設(shè)計取決于隧道橫截面、長度、基礎(chǔ)及巖層特性等，白天與夜間亦不相同。

1.晝間照明

白天司機(jī)進(jìn)入隧道后能較快適應(yīng)隧道內(nèi)相對較暗的環(huán)境，因適應(yīng)過程所駛過的距離與行駛速度有關(guān)。從明亮處駛?cè)胂鄬璋档乃淼溃淼廊肟诤瓦^渡區(qū)照明應(yīng)逐漸降低，Bassan等[3]提出沿隧道路線走向照明設(shè)計如下圖2。相反，從隧道駛出，則需逐漸提高照明。具體來說就是，隧道末端有最高的照明強(qiáng)度，過渡區(qū)往內(nèi)照明強(qiáng)度逐漸降低。過渡區(qū)的照明使得駕駛?cè)藛T在駛向隧道入口時能很好地識別路線走向和隧道邊墻下部。

圖2 照明變化設(shè)計

2.夜間照明

夜間隧道外環(huán)境照度較低，駛?cè)胨淼罆r，屬低照度環(huán)境下的明適應(yīng)[5]，對駕駛?cè)俗R認(rèn)前方環(huán)境影響較小，但為減小環(huán)境的差異，應(yīng)逐漸增加照度；為減小駛出時的暗適應(yīng)，中間段照度相對越低越好；駛出時存在無法看清隧道外環(huán)境的問題，此為夜間隧道出口事故的重要原因，因而應(yīng)設(shè)置為逐漸降低照度。

(三)隧道設(shè)計及路表特征

1.縱坡增大時，重型車輛會減速，客貨車間速度差增大，車輛發(fā)生碰撞的可能性增加。相比來看，復(fù)雜的水平線形對行駛安全的影響更大。隧道有界的橫斷面阻擋了駕駛?cè)藛T的視線，有研究表明，碰撞幾率與平曲線半徑相關(guān)，半徑越小，碰撞幾率越大。

2.在隧道內(nèi)，駕駛員的感知反應(yīng)能力不同。由于隧道環(huán)境的限制，駕駛員會感覺駕駛狀態(tài)不易保持，但因此又會更為警惕。

3.隧道內(nèi)外可能采用不同的面層材料，摩擦系數(shù)等力學(xué)性能不同，車輛在經(jīng)過銜接段時會受到影響。

4.已有研究就隧道長度對行駛安全的影響結(jié)論并不十分統(tǒng)一，僅有少數(shù)研究認(rèn)為較長的隧道相對安全。多數(shù)研究認(rèn)為，隧道長度越長，駕駛?cè)藛T在行駛過程中注意力會下降，隧道單調(diào)的視覺環(huán)境會導(dǎo)致定位判斷產(chǎn)生誤差。胡立偉等[2]指出，長隧道中，汽車跟馳較久至出口外部行車環(huán)境較好時，易出現(xiàn)逃逸心理，發(fā)生超速等危險駕駛行為。

二、防治措施

(一)設(shè)計要求

主要應(yīng)把握如下幾點：

1.因其存在區(qū)別于一般開放式公路的固有特點：①設(shè)計截面、②照明、③路面摩擦系數(shù)、④駕駛員為適應(yīng)隧道環(huán)境的感知反應(yīng)時間、⑤通風(fēng)設(shè)計需要對縱向坡度的影響等，在保證結(jié)構(gòu)安全的情況下，其自身的線形、橫截面等設(shè)計應(yīng)滿足規(guī)范要求，并盡量保證相對較高的技術(shù)指標(biāo)；

2.進(jìn)出口過渡銜接段應(yīng)綜合考慮運行速度差、環(huán)境照度差、路面突變、橫斷面變化等進(jìn)行設(shè)計[6、7]。

3.為減小因隧道較長時視覺環(huán)境單調(diào)導(dǎo)致的視覺疲勞，應(yīng)合理設(shè)置警示(提示)標(biāo)志等，以提高駕駛?cè)藛T的注意力。

(二)照明

隧道內(nèi)照明是影響行駛安全的極為重要的因素之一，應(yīng)定性和定量分析駕駛?cè)藢λ淼勒彰鞯囊曈X和心理需求，合理制定照明方案，其中應(yīng)考慮晝夜差異以及出入口、過渡段和中間段的區(qū)別，包括中間段最佳照度、明/暗適應(yīng)時間及照度等。

(三)管理和評價

管理部門應(yīng)定期、經(jīng)常性地檢查隧道內(nèi)設(shè)施、標(biāo)志等是否完好，建立投訴建議渠道，通過駕乘人員的反饋對設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行完善優(yōu)化。當(dāng)前國內(nèi)對隧道交通安全評價尚未形成系統(tǒng)的、可操作的方法，鄔洪波等[8]通過實車試驗對速度和駕駛員心理、生理指標(biāo)進(jìn)行觀測分析，提出了隧道進(jìn)口段的安全評價方法和標(biāo)準(zhǔn)。就安全評價方面仍需開展進(jìn)一步研究，以便為提高隧道內(nèi)行駛安全提供理論和試驗支撐。

三、結(jié)論

本文基于對隧道區(qū)別于一般開放式公路設(shè)計截面有界、24h提供照明、為適應(yīng)隧道環(huán)境的感知反應(yīng)時間等特點的把握，從人、車、環(huán)境等方面對隧道交通安全的影響因素進(jìn)行了分析，主要包括過渡區(qū)及速度變化、照明、設(shè)計及路表特征等。1)出、入口因存在明暗環(huán)境變化、視野變化等，駕駛?cè)藛T會對速度進(jìn)行調(diào)整，因而產(chǎn)生速度波動，對交通安全會產(chǎn)生影響。2)設(shè)計和實際運營時，照明方案不能很好地適應(yīng)于駕駛?cè)藛T的明/暗適應(yīng)和晝夜區(qū)別等心理和生理需求。3)縱坡、橫截面有界、單調(diào)的隧道環(huán)境以及長度等都會對駕駛行為產(chǎn)生影響?？v坡增大時，重型車輛減速，客貨車間速度差增大，車輛發(fā)生碰撞的可能性增加；有界的橫斷面會影響駕駛?cè)藛T的視線；單調(diào)的視覺環(huán)境會導(dǎo)致定位判斷產(chǎn)生誤差；長隧道中，汽車跟馳較久至出口外部行車環(huán)境較好時，易出現(xiàn)逃逸心理，發(fā)生超速等危險駕駛行為。

針對性地給出了提高隧道交通安全的防治措施。應(yīng)充分把握其區(qū)別于一般開放式公路的特點，提高設(shè)計技術(shù)指標(biāo)，綜合考慮運行速度差、環(huán)境照度差、路面突變、橫斷面變化等對銜接段進(jìn)行設(shè)計；合理制定照明方案；加強(qiáng)管理力度等。本文對影響因素及防治措施的分析及結(jié)論，為減少公路隧道交通事故，提高交通安全提供了理論支撐。