基于不同限速標準的特長隧道行車安全分析

周成

（重慶交通大學土木工程學院，重慶400000）

1 概述

我國公路隧道的建設里程增長迅速，在西部山區(qū)的高速路網(wǎng)中，特長隧道更是常見的結(jié)構(gòu)物，由于特殊的行車環(huán)境以及洞內(nèi)外條件的差異性，特長隧道出入口具有較高的事故風險，一旦發(fā)生交通安全事故將會造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，針對特長隧道的運營安全分析研究成為交通安全領域關注的熱點。一部份學者應用交通安全研究理論和方法，從隧道線形、路面條件、安全設施布置等方面研究了影響山區(qū)高速公路隧道安全的因素,并提出了一系列運營安全風險評估體系[1-3]。同時通過隧道模擬仿真以及速度變化規(guī)律關系確定隧道限速標準也取得了不錯的成果[4-8]。但限速標準實施后隧道運行速度與限制速度的相關性以及不同限速標準下隧道運行速度變化規(guī)律對隧道行車安全的研究較少。不同行駛狀態(tài)的車輛是造成交通事故的直接原因，而車輛運行狀態(tài)的差異表現(xiàn)為車速的不同。因此分析特長隧道內(nèi)的車輛運行速度的變化過程以及不同限速下的速度變化規(guī)律，對研究隧道的行車安全具有重要的意義。

2 現(xiàn)場調(diào)查與數(shù)據(jù)收集

2.1 隧道設計資料收集

以我國西部山區(qū)某高速公路為依托，對該高速公路2 座特征隧道進行運行速度調(diào)查,隧道設計速度選用80km/h。隧道設計情況如表1 所示。

表1 隧道設計情況一覽表

由表1 可知，①號特長隧道限速80km/h，②號特長隧道限速60km/h。

2.2 交通事故數(shù)據(jù)收集

限速的主要目的是為了提高隧道的運營安全性。由于2 座隧道采用了不同的限速方案，為分析隧道限速標準對車輛行駛速度和運營安全的影響，收集了隧道近3 年的交通事故數(shù)據(jù)，并確定了隧道路段的事故多發(fā)位置。近3 年事故資料統(tǒng)計表明，②號特長隧道事故數(shù)量占全部隧道事故的39.53%，且在隧道出入口、隧道中部位置形成了3 處事故多發(fā)路段。①號特長隧道無事故多發(fā)路段。

2.3 運行速度觀測

為確定隧道路段車速的變化規(guī)律以及不同車型運行速度和限速標準的關系，通過高精度的手持式雷達測速槍現(xiàn)場對特長隧道入口段、中間段、出口段以及事故多發(fā)位置等特征斷面的車速進行實測，從而得到隧道特征斷面的車速分布規(guī)律，為分析特長隧道內(nèi)的行車安全提供數(shù)據(jù)支撐。

2.4 數(shù)據(jù)樣本量

足夠的數(shù)據(jù)樣本量是保證速度觀測結(jié)果準確的前提。本研究斷面車速的樣本量由下式確定：

式中：n- 最小樣本量；

k- 置信水平系數(shù)；

E- 車速觀測值允許誤差（km/h），本次允許誤差取E=2.5km/h。

3 數(shù)據(jù)處理及分析

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在實際駕車過程中，個別車輛存在嚴重超速等極端情況，為消除異常值對數(shù)據(jù)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此需要對車輛行駛速度的正態(tài)性進行檢驗。

3.1 運行速度分布特征分析

通過對研究隧道路段的行駛速度第85 百分位速度統(tǒng)計分析，各特征隧道運行速度V85 沿線分布情況如表2 所示。

表2 特長隧道運行速度分析表

由表2 可知，隧道入口運行速度均較高，同時限速60km/h 的②號隧道運行車速偏離限制速度較多。

3.2 不同限速標準的車速分析

運行速度統(tǒng)計表明，不同限速隧道的運行速度差異較大。因此，選取不同限速標準的隧道（右線），進行車速分布規(guī)律的對比分析。

3.2.1 隧道限制速度80km/h

①號隧道斷面車速分布如圖1 所示。

圖1 ①號隧道各斷面車速分布圖

由圖1 可知，從整體上來看，①號隧道各斷面的測速基本滿足正態(tài)分布規(guī)律。各斷面中，觀測頻數(shù)最多的車速均處于車速分布中間位置，說明大部分車輛的行駛速度適中，而車速過大或者過小的車輛數(shù)都比較少。

（1）在隧道入口段，車輛運行速度V85 為86km/h。絕大部分的車輛行駛速度都在65～90km/h，占到了該斷面車速的85%，其中出現(xiàn)頻率最高的是75～80km/h，占到了該斷面車速分析的30%，車輛行駛速度在80～95km/h 的頻率占到了該斷面車速分析的25%。由此可見，在隧道入口處的大部分車輛能將車速控制在標志速度80km/h 的范圍內(nèi)，但部分小車存在超速現(xiàn)象，在到達隧道口時未能將車速控制在安全車速80km/h 范圍內(nèi)。（2）在隧道內(nèi)，車輛的整體車速都呈現(xiàn)出更為集中的趨勢。車輛運行速度V85 為84km/h，最高車速未超過86km/h。其中出現(xiàn)頻率最高的車速分布在70～80km/h 之間，占到了該斷面車速的53%。從實測的車輛行駛速度可以分析得出，該斷面的運行速度與隧道限制速度的一致性較好。（3）而在隧道出口段的車速分布規(guī)律可以看出，分布在70～75km/h 的車速區(qū)間的車輛最多，占到了該斷面觀察頻率的33%。但車速在80km/h 及以上的車輛數(shù)明顯低于隧道洞內(nèi)段。其中大型車平均速度為65km/h，小型車平均速度為72km/h。由于隧道出口處存在明顯的“明洞”效應，車輛在出隧道時，車速呈現(xiàn)下降趨勢。

通過以上的分析可以看出，在隧道入口和出口，大型車車速控制較好，絕大部分車速均未超過70km/h，這也與貨車司機的職業(yè)素養(yǎng)有關，而小型車存在部分超速行為；在隧道內(nèi)，車輛整體車速與限制速度一致性較好，絕大部分車輛將車速控制在70～80km/h 范圍內(nèi)。車輛的運行速度基本與該隧道限制速度保持一致，符合性較好。

3.2.2 隧道標志速度60km/h

②號隧道斷面車速分布如圖2 所示。

圖2 ②號隧道各斷面車速分布圖

由圖2 可知，由于②號隧道標志速度為60km/h 的特殊性，該隧道各斷面的測速不完全滿足正態(tài)分布規(guī)律。其中在②號隧道內(nèi)，斷面車速的離散程度更大。

（1）在隧道入口段，車輛運行速度V85 為80km/h。絕大部分的車輛行駛速度都在50～80km/h，占到了該斷面車速的76%，而行駛速度超過60km/h 的車輛，占到了該斷面車速分析的60%。由此可見，②號隧道入口處的車輛存在比較嚴重的超速現(xiàn)象。（2）在隧道內(nèi)，車輛的整體車速都呈現(xiàn)出更為分散的趨勢。其中出現(xiàn)頻率較高的車速分布在50～60km/h、80～86km/h 之間，分別占該斷面車速的41%和25%。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查的情況，隧道內(nèi)大貨車遵章率較高，行駛速度較低，小型車、大客車行駛速度普遍高于限制速度，各種車型實際行駛速度的差值較大。（3）在隧道出口段，車輛運行速度V85為74km/h，遠大于限制速度60km/h 的標準。分布在60～70km/h 的車速區(qū)間的車輛最多，占到了該斷面觀察頻率的68%。超過隧道規(guī)定限速60km/h 的車輛數(shù)占到了觀察總數(shù)的94%，存在嚴重的超速行為。究其原因，一是隧道標志速度限速值與駕駛員的期望速度有一定差距，導致行車速度較快；二是經(jīng)過在隧道內(nèi)的長時間行車后，在駕駛員到達洞口時，駕駛員壓抑的情緒得到了充分的釋放。出隧道后駕駛員的視野變得明朗，因此車速呈現(xiàn)出一定的上升趨勢。

通過以上分析可以看出，②號隧道內(nèi)大貨車遵章率高，而小汽車和大客車超速突出，導致各車型行駛速度的差值較大，說明駕駛員對隧道限速80km/h 的認可度更高。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

通過兩處不同限速值的特長隧道的車速分布的規(guī)律研究，主要結(jié)論如下：

（1）隧道入口車速普遍較高，存在一定的超速現(xiàn)象。大貨車對限速標準的遵章率高于其他車型。（2）限速標準的差異表現(xiàn)出隧道內(nèi)較大的車速離散性。（3）限速60km/h 的隧道出口段，駕駛員表現(xiàn)出快速逃離隧道的駕駛心理，車速存在明顯的上升趨勢。（4）運行速度一定程度上反映了隧道速度限速值的合理性，80km/h 的限速標準更符合駕駛員的行車預期。

4.2 建議

根據(jù)不同限速標準隧道的各斷面車速分布規(guī)律，提出了隧道出入口是特長隧道行車的風險斷面，該區(qū)段需采取均衡性較好的線形指標，同時隧道的限速標準應與駕駛員的行車預期保持一致，從而更好的保障特長隧道的行車安全。