特長(zhǎng)高速公路隧道交通事故特性及安全保障技術(shù)研究

王 蕾，錢若霖，梁 磊

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000）

引言

隨著我國(guó)交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道建設(shè)也呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)，截至2020年底，全國(guó)長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道的新增數(shù)量和里程均占據(jù)了公路隧道總增量的70%以上，特長(zhǎng)隧道較往年增加219 處、101.8 萬米，長(zhǎng)隧道增加757 處、137.01 萬米[1]。與此同時(shí)，特長(zhǎng)公路隧道的運(yùn)營(yíng)安全也成為了目前亟需關(guān)注的焦點(diǎn)問題。倪娜[2]以隧道密集段高速公路為對(duì)象，研究了該路段的交通特征和安全保障技術(shù)。吳玲[3]主要關(guān)注駕駛?cè)藛T的生理和行為指標(biāo)，對(duì)特長(zhǎng)公路隧道環(huán)境下駕駛?cè)说娘L(fēng)險(xiǎn)特性進(jìn)行了研究。杜志剛[4]以交通事故影響因素、分布特性、防治措施和評(píng)價(jià)方法等方面為基礎(chǔ)，建立了公路隧道群交通安全的改善理論和研究框架。吳小麗[5]主要探究了青藏寒區(qū)隧道安全運(yùn)營(yíng)的影響因素和防治措施。謝毅寧等[6]以京珠高速7 座隧道的350 起交通事故為基礎(chǔ)分析了隧道事故的時(shí)空特性。黎巧臨[7]對(duì)山區(qū)高速公路的預(yù)警機(jī)制和應(yīng)急技術(shù)進(jìn)行了研究。上述文獻(xiàn)對(duì)公路隧道的安全管理工作提供了有益借鑒和理論支持，但是針對(duì)特長(zhǎng)公路隧道運(yùn)營(yíng)安全的研究相對(duì)較少，且對(duì)于安全保障技術(shù)的研究也不夠系統(tǒng)。

1 事故影響因素

高速公路隧道交通系統(tǒng)是一個(gè)多方參與、互相影響且不斷變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，影響其運(yùn)營(yíng)安全的風(fēng)險(xiǎn)因素主要可歸結(jié)為人員、車輛、道路、環(huán)境等方面，見圖1。上述因素在絕大多數(shù)時(shí)間處于正常狀態(tài)，共同構(gòu)成動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)某一因素發(fā)生較大變化或多因素相互作用下系統(tǒng)平衡被破壞時(shí)，則極易發(fā)生交通事故。

圖1 公路隧道交通事故影響因素

1.1 人為因素

在眾多研究中，人為因素被歸結(jié)為交通事故的最主要影響因素，尤其是駕駛員因素對(duì)交通事故的影響最為顯著。駕駛員的生理、心理狀態(tài)和技術(shù)直接影響其駕駛行為的安全與否。對(duì)于特長(zhǎng)公路隧道而言，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和行車環(huán)境對(duì)駕駛員各方面的要求更高。一方面，特長(zhǎng)高速公路隧道通常位于多山地區(qū)，海拔較高，根據(jù)李倩等[8]研究結(jié)果，高海拔高速公路可能對(duì)駕駛員的生理狀態(tài)造成一定影響，分散其注意力，從而形成安全隱患；另一方面，長(zhǎng)期行駛在半封閉的隧道環(huán)境中，駕駛員容易產(chǎn)生疲勞感或因壓抑產(chǎn)生潛在的緊張感。此外，由于隧道內(nèi)外照度差異顯著，會(huì)存在明顯的“黑洞效應(yīng)”和“白洞效應(yīng)”，駕駛員因視覺參照系的劇烈過渡，會(huì)出現(xiàn)短暫視覺障礙，極易因判斷失誤引發(fā)交通事故。

1.2 車輛因素

車輛的操作穩(wěn)定性、制動(dòng)性、動(dòng)力、輪胎性能等均會(huì)影響到系統(tǒng)的平衡。何石堅(jiān)[9]指出車速是影響車輛行駛狀態(tài)的最主要因素，車速變化的協(xié)調(diào)性是影響行車安全的重要因素。段萌萌[10]將車輛因素歸納為單車因素和群車因素兩種。王曉燕等[11]認(rèn)為超載超員、多拉快跑所造成的車輛超速超載是目前隧道安全行車的一大隱患。陳云等[12]發(fā)現(xiàn)駕駛大貨車的視覺負(fù)荷明顯大于小汽車，在隧道出入口位置視覺參照系劇烈變化時(shí)，大貨車駕駛員需要預(yù)留更長(zhǎng)的安全距離。

1.3 道路因素

影響公路隧道行車安全的道路因素主要包括道路的幾何線形、配套設(shè)施、標(biāo)志標(biāo)線和路面條件。道路的幾何線形對(duì)隧道安全運(yùn)營(yíng)影響較大，根據(jù)對(duì)某特長(zhǎng)公路隧道大量交通事故的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)特長(zhǎng)公路隧道入口段事故率是中間段的3.4 倍，緩和曲線段的事故率遠(yuǎn)高于直線段，下坡段事故率約為上坡段的3.77 倍。部分公路隧道的標(biāo)志標(biāo)線和配套設(shè)施的設(shè)置存在一定問題，或設(shè)置過少，或設(shè)置不合理，難以為駕駛員提供正確的視線誘導(dǎo)。目前在進(jìn)行隧道路面設(shè)計(jì)時(shí)多采用公路設(shè)計(jì)規(guī)范，導(dǎo)致路面條件無法滿足隧道特殊的行車環(huán)境，由于隧道與外界環(huán)境的巨大差異造成隧道內(nèi)外路面抗滑性能的顯著不同，當(dāng)雨雪天氣時(shí)，車輛較易打滑。

1.4 環(huán)境因素

特長(zhǎng)公路隧道所處地理位置通常較為特殊，不良天氣條件出現(xiàn)次數(shù)較為頻繁，雨、雪、霧等不良天氣極易影響駕駛員的感知或車輛的性能，造成車輛打滑偏離路線或發(fā)生追尾、碰壁等交通事故。同時(shí)特長(zhǎng)公路隧道環(huán)境單一，長(zhǎng)時(shí)間駕駛會(huì)導(dǎo)致視覺疲勞，增大了事故可能性。由于隧道結(jié)構(gòu)的半封閉性，其噪音遠(yuǎn)超外部環(huán)境，長(zhǎng)期處于噪音環(huán)境，會(huì)不自覺的產(chǎn)生加速、超車等不安全現(xiàn)象，引發(fā)交通隱患。

2 事故分布特征

2.1 時(shí)間分布特性

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[13-15]，對(duì)事故的時(shí)間分布特征進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)交通事故的時(shí)間分布特征主要受交通量的影響。事故數(shù)量、傷亡數(shù)量均與交通量成正比。節(jié)假日由于出行人數(shù)較多，事故率也高于非節(jié)假日，通過對(duì)某特長(zhǎng)隧道事故數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)節(jié)假日的事故率是非節(jié)假日的2.3 倍。事故的時(shí)間分布特征還與天氣條件息息相關(guān)，冬季事故率高于其它季節(jié)，這是因?yàn)槎練夂驐l件差，雨雪頻發(fā)，行車條件相比其它季節(jié)更為困難。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)夜間行車更容易引發(fā)事故，且一旦發(fā)生事故，夜間的傷亡概率也更高一些，約為白天的1.5 倍。

2.2 空間分布特性

通過公路隧道空間分布特征的研究，可以明晰公路隧道的事故高發(fā)路段，從而有針對(duì)性的采取相應(yīng)的防治措施來減少這些特殊路段的事故概率。由于隧道內(nèi)不同區(qū)段的運(yùn)營(yíng)環(huán)境有所區(qū)別，駕駛員的感受與適應(yīng)程度也不一樣，出入口的事故率往往高于隧道中間段，入口的事故概率最高，其次為出口和中間段。這主要受因照度差異所引起的“黑洞效應(yīng)”和“白洞效應(yīng)”的影響。當(dāng)隧道中設(shè)置圓曲線或緩和曲線時(shí)，該區(qū)段的事故率和傷亡率均高于直線段，同時(shí)下坡段的事故率明顯大于上坡段，并且事故形態(tài)多以追尾為主。

2.3 形態(tài)分布特性

公路隧道交通事故的形態(tài)主要有追尾、碰壁、刮擦、側(cè)翻、火災(zāi)等幾大類，通過對(duì)不同事故形態(tài)進(jìn)行分析，尋找最易發(fā)生的事故形態(tài)并針對(duì)該形態(tài)采取相關(guān)預(yù)防和處置措施。相關(guān)研究表明[13,16-17]，公路隧道最常發(fā)生的事故形態(tài)為追尾，其次為撞壁和刮擦。追尾的事故數(shù)量超過了事故總起數(shù)的一半以上，因此，可針對(duì)追尾事故設(shè)置警示牌、車距確認(rèn)設(shè)施、測(cè)速設(shè)備，同時(shí)應(yīng)增強(qiáng)路面的防滑性能，多措并舉，防止事故發(fā)生。

3 安全保障體系構(gòu)建

3.1 交通事故預(yù)防措施

基于對(duì)公路隧道交通事故成因和分布特性的分析結(jié)果，從人員的職業(yè)素質(zhì)及安全意識(shí)、道路環(huán)境的行車條件、隧道內(nèi)的警示輔助設(shè)施等方面入手，有針對(duì)性地提出相應(yīng)的預(yù)防措施，進(jìn)一步提高特長(zhǎng)公路隧道的安全運(yùn)營(yíng)水平。駕駛?cè)藛T意識(shí)行為對(duì)交通系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡的影響首屈一指，應(yīng)加強(qiáng)駕駛員的技術(shù)技能、心理素質(zhì)和安全意識(shí)，通過嚴(yán)格管理駕考過程，增設(shè)心理素質(zhì)和安全意識(shí)培訓(xùn)與測(cè)試來提高司乘人員素質(zhì)；對(duì)于道路行車條件的改善，應(yīng)以增加路面摩阻力為主要措施，混凝土路面可采取刻槽或拋丸的方法增加抗滑能力，公路與隧道銜接處可設(shè)置彩色防滑鋪裝，同時(shí)應(yīng)定期清洗路面，防止因油垢灰塵附著降低摩阻力；對(duì)于隧道內(nèi)的安全輔助設(shè)施，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求科學(xué)合理的設(shè)置，在照度變化明顯或易造成視覺疲勞的區(qū)段，采取有效的光線過渡技術(shù)。尤其是特長(zhǎng)公路隧道，其行車環(huán)境更為復(fù)雜，駕駛員長(zhǎng)期處于單調(diào)、封閉的空間環(huán)境，所能獲取到的參照信息較其它隧道更少，其對(duì)速度、時(shí)間等的感官受到了很大干擾，極易產(chǎn)生疲勞感或做出錯(cuò)誤判斷。隧道長(zhǎng)度的增加也使得煙霧、灰塵更易積聚，一方面降低路面摩阻力，另一方面易形成煙霧效應(yīng)?？筛鶕?jù)特長(zhǎng)隧道的具體行車環(huán)境在照度檢測(cè)的基礎(chǔ)上調(diào)整照明設(shè)施，根據(jù)交通量、通風(fēng)條件與路面實(shí)況，確定路面清洗周期，同時(shí)在隧道中部設(shè)置一定的疲勞緩解景觀。在特殊區(qū)段，通過反光標(biāo)線、突起路標(biāo)等突出隧道邊界，增強(qiáng)警示作用，同時(shí)加強(qiáng)速度檢測(cè)和違法監(jiān)控，嚴(yán)控超速、超車、蛇形等行為。

3.2 交通事故應(yīng)急預(yù)警及處置措施

隨著隧道運(yùn)營(yíng)里程的不斷增加，公路隧道的安全管理水平也在迅速提升，但仍有很多地方需要完善。交通事故的預(yù)警及處置是安全管理的一大核心內(nèi)容，及時(shí)的預(yù)警和有效的處置能很大程度上減輕事故損失，避免二次事故的發(fā)生。對(duì)于特長(zhǎng)隧道，應(yīng)根據(jù)已有數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)事故易發(fā)時(shí)間、易發(fā)路段、車型、天氣等進(jìn)行分析，分區(qū)段分級(jí)設(shè)置監(jiān)控和預(yù)警設(shè)備，加強(qiáng)氣象、環(huán)境、道路等相關(guān)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，建立健全管理辦法和緊急預(yù)案，及時(shí)消除不正常狀態(tài)。同時(shí)還應(yīng)具體落實(shí)不同部門的職責(zé)，將責(zé)任具體到崗，嚴(yán)格管理和落實(shí)。事故發(fā)生后，應(yīng)及時(shí)主動(dòng)地進(jìn)行交通控制，采取車道變向、封閉，車輛限速、限流，大型危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛監(jiān)管、護(hù)送等措施來限制隧道內(nèi)部車輛流量，充分利用未受阻車道、車行橫洞、人行橫洞和平導(dǎo)洞進(jìn)行救援與疏散。對(duì)于事故易發(fā)路段，根據(jù)事故大小、形態(tài)、占用車道數(shù)量、阻塞方向等制定詳細(xì)疏散與救援預(yù)案，并對(duì)不同疏散與救援路徑的優(yōu)先級(jí)和適用性進(jìn)行分析確定，盡量規(guī)避“瓶頸”效應(yīng)對(duì)事故救援的影響，減少事故救援時(shí)間，保證事故救援空間，為人員疏散創(chuàng)造有利條件，杜絕二次傷害。

3.3 交通事故聯(lián)防聯(lián)動(dòng)體系

交通事故是一個(gè)涉及多因素的隨機(jī)事件，交通事故的預(yù)防、報(bào)警、處置同樣涉及多個(gè)系統(tǒng)、多種設(shè)備、多個(gè)部門，它們之間的協(xié)調(diào)配合、聯(lián)防聯(lián)動(dòng)直接決定了事故預(yù)警和救援的時(shí)效性和實(shí)效性。對(duì)于特長(zhǎng)公路隧道復(fù)雜的運(yùn)營(yíng)環(huán)境，可建立一個(gè)以監(jiān)控系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)為基礎(chǔ)，不同緊急事件應(yīng)急預(yù)案和自動(dòng)控制系統(tǒng)為核心，集通風(fēng)照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害報(bào)警系統(tǒng)、電話廣播系統(tǒng)等為一體的智能化管理系統(tǒng)。通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源的識(shí)別確認(rèn)，根據(jù)事件處理流程和處治方法，下達(dá)指令啟動(dòng)相應(yīng)系統(tǒng)和設(shè)備，將事故消除在萌芽或初期狀態(tài)，同時(shí)在事后進(jìn)行分析與總結(jié)，反饋并優(yōu)化現(xiàn)有管理措施。在事故處置過程中，應(yīng)以特長(zhǎng)公路隧道管理部門的控制中心為樞紐，對(duì)各系統(tǒng)、各部門進(jìn)行統(tǒng)一指揮與調(diào)配，隧道管理單位承擔(dān)首要指揮任務(wù)，可根據(jù)災(zāi)情演變及具體情況將指揮權(quán)或部分指揮權(quán)移交于交警部門和專業(yè)消防救災(zāi)部門，在此過程中，以人員救治為首要原則，以已有預(yù)案和既有設(shè)施為主，對(duì)相關(guān)資源進(jìn)行及時(shí)有效的調(diào)配。基于上述聯(lián)防聯(lián)控體系的構(gòu)建，可進(jìn)一步完善事故安全數(shù)據(jù)庫(kù)，縮短事故響應(yīng)事件，提升事故處理能力與應(yīng)急管理水平。

4 結(jié)語

特長(zhǎng)公路隧道運(yùn)營(yíng)與管理的安全風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)高于普通路段，只有充分認(rèn)識(shí)特長(zhǎng)公路隧道的事故機(jī)理和分布特性，提出針對(duì)性地防治措施，才能有效預(yù)防事故發(fā)生或減少事故所造成的損失。建立以預(yù)防-報(bào)警-處置-聯(lián)動(dòng)為框架的安全保障體系，對(duì)特長(zhǎng)公路隧道交通安全管理工作的實(shí)施與完善具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。下一步需要以公路隧道的前瞻性預(yù)防措施、機(jī)動(dòng)性處理手段和高效性管理方法為基礎(chǔ)，重點(diǎn)關(guān)注公路隧道運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的聯(lián)防聯(lián)動(dòng)和智能化控制技術(shù)。