高速公路隧道交通安全設(shè)施優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

白玉鳳

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

引言

山西省山區(qū)高速公路較多，隧道作為一種構(gòu)造物，能夠克服山區(qū)地形限制，改善道路線形，縮短行駛距離與時間，但由于其半封閉，隧道出入口的行車環(huán)境及照度過渡劇烈，內(nèi)部空間昏暗單調(diào)，使得隧道交通事故頻發(fā)[1]。2014 年2 月，滬昆高速公路劍河縣境內(nèi)一輛越野汽車連續(xù)碰撞隧道入口附近的警示樁和擋墻，造成7 人死亡；2014 年3 月，山西省晉濟(jì)高速公路巖后隧道內(nèi)兩輛鉸接列車追尾相撞，造成40 人死亡、12 人受傷和多輛車燒毀[2]。2017 年8 月10 日，陜西安康縣境內(nèi)京昆高速公路秦嶺1 號隧道一輛大客車碰撞隧道洞壁，造成36 人死亡13 人重傷。隧道內(nèi)一旦發(fā)生交通事故，后果非常嚴(yán)重。國內(nèi)學(xué)者對公路交通事故的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，隧道路段事故比例顯著高于正常路段，且重、特大交通事故所占比例較高，事故發(fā)生后通常還會引發(fā)二次事故[2]。賴金星等研究發(fā)現(xiàn)，隧道出入口為交通事故黑點(diǎn)，其事故數(shù)占隧道路段事故總數(shù)約58%，主要事故形態(tài)為撞擊側(cè)墻、追尾。

為降低隧道路段事故率，保障隧道交通安全，交通運(yùn)輸部于2019 年1 月開始組織實(shí)施為期2 a 的公路隧道提質(zhì)升級行動[1]。交通安全設(shè)施作為提質(zhì)升級行動的重要內(nèi)容，主要包括標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄、視線誘導(dǎo)等內(nèi)容。結(jié)合隧道體質(zhì)升級實(shí)施成果，提出交通安全設(shè)施的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，有效消除安全隱患，保障出行安全。

1 隧道段行車特征分析

1.1 橫斷面不同寬，側(cè)向?qū)挾炔灰?/h3>

由于隧道內(nèi)外橫斷面不同，隧道內(nèi)無硬路肩，隧道與洞口接線的橫斷面存在突變。橫向?qū)挾茸冋?，?cè)向余寬變小，存在行車壓抑感，若車輛減速不及時，撞到洞口端墻及隧道側(cè)壁。

1.2 黑洞-白洞效應(yīng)

白天駕駛員從隧道外往隧道內(nèi)行駛時，會看到“黑洞現(xiàn)象”；同樣，當(dāng)駕駛員駛出隧道時，出口看上去是個亮洞，即“白洞現(xiàn)象”。隧道出入口明適應(yīng)和暗適應(yīng)的頻繁交替將會使駕駛員的視覺參照系遭到破壞，易導(dǎo)致駕駛員判斷失誤，引發(fā)車輛追尾、碰壁等交通事故[2]。

1.3 路面抗滑性降低

由于山區(qū)高速公路冬季有積雪，高速公路路面結(jié)冰、濕滑或覆雪，路面的抗滑系數(shù)明顯降低，另外下雨的雨水可能被駛?cè)胨淼赖能囕v帶入，造成隧道入口處路面濕滑。隧道內(nèi)的通風(fēng)及照明都較差，水分不宜蒸發(fā)，路面抗滑性降低，易發(fā)生交通事故。

2 隧道段交通安全設(shè)施現(xiàn)狀

2.1 主動引導(dǎo)設(shè)施的問題

主動引導(dǎo)設(shè)施是指通過提前提醒，能有效避免發(fā)生交通事故的各種設(shè)施，主要有標(biāo)志、標(biāo)線、誘導(dǎo)設(shè)施等。（1）隧道入口過渡段硬路肩無導(dǎo)流線。（2）出入隧道禁止跨越同向車行道分界線磨損嚴(yán)重或長度不夠，見圖1。（3）隧道洞口立面標(biāo)記未全洞門，部分隧道洞門立面標(biāo)記磨損嚴(yán)重，隧道洞口輪廓不醒目，見圖2。（4）無隧道緊急停車帶位置提示標(biāo)志、緊急停車帶立面標(biāo)記等。（5）部分隧道洞內(nèi)輪廓標(biāo)設(shè)置間距較大。且隧道內(nèi)輪廓標(biāo)污損嚴(yán)重，部分缺失。

圖1 標(biāo)線磨損嚴(yán)重

圖2 洞門立面標(biāo)記未全洞門

2.2 被動防護(hù)設(shè)施的問題

被動防護(hù)設(shè)施指一旦發(fā)生交通事故，能有效降低事故嚴(yán)重程度的防護(hù)設(shè)施，主要有護(hù)欄、防撞墊等。（1）隧道入口無護(hù)欄過渡處理，無過渡翼墻。部分護(hù)欄漸變率不滿足規(guī)范的斜率要求。（2）出口護(hù)欄過渡不妥，波形梁護(hù)欄未與隧道側(cè)壁過渡，存在安全隱患。（3）轉(zhuǎn)向車道處缺少護(hù)欄防護(hù)，或者采用波形梁護(hù)欄將轉(zhuǎn)向車道封閉，不利于應(yīng)急狀態(tài)下發(fā)揮轉(zhuǎn)向車道的功能[3]。

3 隧道交通安全設(shè)施優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 限速設(shè)施

超速行駛和頻繁變道往往是隧道段交通事故的主要安全隱患。因此,設(shè)置必要的標(biāo)志標(biāo)線禁止駕駛員超速和隨意便道行駛。結(jié)合規(guī)范要求，在長度大于500 m 的隧道入口前設(shè)置隧道信息標(biāo)志，提醒駕駛員前方隧道，謹(jǐn)慎駕駛，前100～200 m 處設(shè)置隧道禁止超車標(biāo)志和限速標(biāo)志。前150 m 至隧道出口后100 m 范圍內(nèi)車行道分界線標(biāo)劃白色實(shí)線。入口外設(shè)置橫向減速振動標(biāo)線，前30 m 至隧道內(nèi)20 m范圍內(nèi)設(shè)置彩色防滑標(biāo)。隧道內(nèi)車道邊緣線采用熱熔突起型振動標(biāo)線，既通過視覺沖擊提醒駕駛者安全駕駛，又通過路面輪胎噪聲的變化，利用聽覺傳達(dá)給駕駛者道路所處位置的變化。

為提高隧道內(nèi)行駛條件，隧道內(nèi)標(biāo)線可采用雙組份高亮標(biāo)線。為保證標(biāo)線在全壽命周期內(nèi)使用效果，在正常使用年限內(nèi)，白色標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)不低于80 mcd·m-2·lx-1，黃色標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)不低于50 mcd·m-2·lx-1。

另外，可在隧道內(nèi)安裝爆閃燈和速度反饋標(biāo)志，采用雷達(dá)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)，通過雷達(dá)波對即將進(jìn)入隧道的車輛進(jìn)行測速，通過顯示屏實(shí)時顯示車輛行駛速度和超速車輛車牌號，如果車輛超速，速度字樣由綠色變?yōu)榧t色，語音系統(tǒng)播報(bào)超速車輛的行駛速度，并響起警報(bào)提醒駕駛?cè)私档蛙囁?。速度反饋?biāo)志能夠?qū)崟r提示駕駛?cè)藴p速慢行，有效控制行駛速度，大幅度減少交通事故率[4]。隧道出入口限速設(shè)施見圖3。

圖3 隧道出入口段限速設(shè)施布置

3.2 視線誘導(dǎo)設(shè)施

由于隧道內(nèi)光線昏暗且處于半封閉狀態(tài)，因此，有必要提供良好的視線誘導(dǎo)設(shè)施，使車輛有序、快速通過隧道。鑒于路基標(biāo)準(zhǔn)段和隧道段橫向?qū)挾炔灰?，隧道檢修道和隧道洞門為主要障礙物，為引導(dǎo)車輛，在隧道洞門設(shè)計(jì)全洞門立面標(biāo)記（Ⅴ類反光膜），警示車輛。隧道入口前50 m 范圍內(nèi)右側(cè)硬路肩標(biāo)劃白色導(dǎo)流標(biāo)線導(dǎo)流線，可以有效提醒駕駛員前方路基變窄。考慮到緊急情況下可能雙向行車，隧道內(nèi)突起路標(biāo)采用雙面反光型，在駛?cè)胨淼狼?00 m 至隧道出口后100 m 范圍內(nèi)車道分界線和車道邊緣線上連續(xù)對稱布設(shè)，以清晰顯示車行道輪廓，減少車輛跨車道相撞事故，同時有效減少側(cè)滑和撞墻事故。

在隧道側(cè)壁和檢修道上面，分別布設(shè)兩排輪廓標(biāo)，同時在隧道檢修道側(cè)面設(shè)置LED 輪廓標(biāo)，顯示隧道輪廓和檢修道輪廓。LED 輪廓標(biāo)是一種清晰、醒目的主動發(fā)光視線誘導(dǎo)設(shè)施，主要是為駕駛?cè)颂峁┲鲃邮桨踩旭傉T導(dǎo)，提升車輛安全行駛環(huán)境，并改善隧道內(nèi)照明光度狀況。

長、特長隧道每隔500 m 左右設(shè)置一道隧道輪廓帶，在隧道進(jìn)出口段及曲線段適當(dāng)加密，反光環(huán)采用鋁合金板黏貼Ⅴ類反光膜固定在隧道壁上，以起到隧道內(nèi)反光、標(biāo)示隧道輪廓的作用。清晰地看到隧道內(nèi)邊界輪廓，對行車誘導(dǎo)、警示效果有明顯改善。在一定條件下還可配合隧道照明設(shè)施，降低隧道照明用電量，具有很好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會價(jià)值[4]。

3.3 被動防護(hù)設(shè)施

護(hù)欄作為一種有效的被動防護(hù)設(shè)施，一旦發(fā)生交通事故，可降低事故嚴(yán)重程度，分別從路基與隧道的過渡、橋梁與隧道的過渡、隧道與隧道的過渡三個方面進(jìn)行分析。

3.3.1 護(hù)欄過渡段長度計(jì)算

隧道檢修道和隧道洞門為主要障礙物，為引導(dǎo)車輛，隧道出入口處護(hù)欄應(yīng)進(jìn)行過渡段設(shè)計(jì)。由于混凝土作為剛性護(hù)欄，防撞能力較強(qiáng)，因此，入口處宜通過混凝土護(hù)欄或混凝土翼墻與波形梁護(hù)欄結(jié)合進(jìn)行過渡，漸變率參照表1 執(zhí)行，混凝土護(hù)欄和翼墻在洞口處與檢修道立面平齊，在洞口前適當(dāng)漸變高度，在隧道洞口不得低于檢修道高度[5]。

表1 隧道出入口護(hù)欄過渡段漸變率

3.3.2 路基接隧道

當(dāng)路基與隧道相接時，采用6 m 混凝土翼墻與路基段波形梁護(hù)欄加強(qiáng)過渡，外展斜率根據(jù)表1確定，見圖4。以設(shè)計(jì)速度80 km/h 為例，漸變率為1 ∶11，需要27.5 m 漸變段，即在隧道前27.5 m 處，路基波形梁護(hù)欄開始漸變，直至隧道口漸變至與隧道檢修道立面齊平。

圖4 路基與隧道相接段護(hù)欄過渡設(shè)計(jì)/mm

3.3.3 橋梁接隧道

當(dāng)橋梁或路基擋墻與隧道洞口相接時，由于橋梁或路基擋墻段采用的是混凝土護(hù)欄，需要混凝土護(hù)欄提前漸變，漸變率參考表1 執(zhí)行。以設(shè)計(jì)速度80 km/h 為例，漸變率為1 ∶14，需要35 m 漸變段，即在隧道前35 m 處，混凝土護(hù)欄開始漸變，直至隧道口漸變至與隧道檢修道立面齊平，見圖5。對于已經(jīng)運(yùn)營的高速公路，可采用防撞墊與柔性警示柱相結(jié)合的方式進(jìn)行過渡,見圖6。

圖5 新建高速公路橋梁與隧道相接段護(hù)欄過渡設(shè)計(jì)/mm

圖6 已運(yùn)營高速公路橋梁與隧道相接段護(hù)欄過渡

3.3.4 隧道接隧道

當(dāng)隧道間距小于50 m 時，可認(rèn)為是隧道群，從前一個隧道出口至后一個隧道入口直接采用混凝土護(hù)欄連接，隧道口漸變至與隧道檢修道立面齊平。

4 結(jié)語

在對高速公路隧道段行車特征分析的基礎(chǔ)上，提出了隧道段主動防護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)方案，包括限速類標(biāo)志、標(biāo)線和視線誘導(dǎo)設(shè)施等，以及提出了被動類防護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)方案，有效警示行駛車輛和減輕嚴(yán)重事故發(fā)生，為山區(qū)高速公路隧道段安全設(shè)施設(shè)計(jì)改造和設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。