淺談雙車道隧道超車條件

鄧 凱

（云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司,云南 昆明 650011）

0 引言

隧道路段由于車輛行駛環(huán)境封閉、照明條件下降，對(duì)駕駛?cè)松砗托睦碓斐捎绊憽，F(xiàn)今國(guó)內(nèi)各地公路建設(shè)和管理單位普遍采用隧道內(nèi)禁止變道、超車的交通管理方案以保障運(yùn)營(yíng)安全。在早期我國(guó)山區(qū)公路運(yùn)營(yíng)里程短、隧道比例不高、隧道長(zhǎng)度較短，禁止變道、超車的規(guī)定并未顯著影響安全與通行效率。

隨著我國(guó)公路網(wǎng)的不斷建成完善，為進(jìn)一步快速、通暢地到達(dá)目的地，公路不斷向山區(qū)地形復(fù)雜的區(qū)域延伸，橋隧比例和隧道的長(zhǎng)度也在不停刷新紀(jì)錄。在隧道長(zhǎng)度和數(shù)量不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，不同車型之間性能與運(yùn)行特性差異也不斷加大。隧道由洞外開始至洞內(nèi)全線禁止變道、超車的交通組織方式越來(lái)越不能滿足新建公路的安全與通行效率需求。

根據(jù)存在的實(shí)際需求，結(jié)合現(xiàn)今駕駛行為特性、交通流特性、線形指標(biāo)，以及相關(guān)設(shè)施相互影響分析，開展隧道交通組織方案研究，在滿足安全的前提下，提升駕駛舒適性與駕乘體驗(yàn)感受，進(jìn)而提升隧道路段運(yùn)營(yíng)安全水平。

1 國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀

美國(guó)、英國(guó)相關(guān)道路標(biāo)線的設(shè)計(jì)文件并未針對(duì)隧道內(nèi)的標(biāo)線進(jìn)行明確的規(guī)定，相關(guān)文獻(xiàn)并未指出隧道內(nèi)如何設(shè)置換道區(qū)域，以及換道區(qū)域的長(zhǎng)度。同時(shí)，德國(guó)等歐洲國(guó)家，隧道路段普遍采用虛線，允許車輛變道行駛。美國(guó)不建議建造公路隧道，特別不喜歡建長(zhǎng)隧道。有海底隧道（Baltimore，VABeach，NY），但隧道造價(jià)過(guò)于昂貴、養(yǎng)護(hù)困難、駕駛?cè)诵睦韷毫μ蟆⑹鹿示仍y度高。早期在PA 的公路隧道改道后廢棄了。SHA 的I-68 公路在SidelingHill 避開了山區(qū)，當(dāng)年論證時(shí)否定了隧道方案。國(guó)外以少建或不建公路隧道為主。

我國(guó)關(guān)于隧道車行道分界線的研究很少，設(shè)計(jì)界也通常采用一刀切的形式。為了避免隧道中車輛因變道引發(fā)交通事故，大部分隧道的車行道分界線采用實(shí)線分離車輛[1]。針對(duì)此問(wèn)題咨詢交通部公路院等規(guī)范編制單位，回復(fù)為相關(guān)規(guī)范細(xì)則中僅為示意，并非規(guī)定隧道內(nèi)不可變道。

《中華人民共和國(guó)道路交通安全法》第四章—道路通行規(guī)定，第二節(jié)—機(jī)動(dòng)車通行規(guī)定。第四十三條：同車道行駛的機(jī)動(dòng)車，后車應(yīng)當(dāng)與前車保持足以采取緊急制動(dòng)措施的安全距離。有下列情形之一的，不得超車：

（1）前車正在左轉(zhuǎn)彎、掉頭、超車的。

（2）與對(duì)面來(lái)車有會(huì)車可能的。

（3）前車為執(zhí)行緊急任務(wù)的警車、消防車、救護(hù)車、工程救險(xiǎn)車的。

（4）行經(jīng)鐵路道口、交叉路口、窄橋、彎道、陡坡、隧道、人行橫道、市區(qū)交通流量大的路段等沒(méi)有超車條件的。

其中，對(duì)于隧道路段是否全部為沒(méi)有超車條件，還是隧道個(gè)別路段線形指標(biāo)偏低不具備超車條件，存在以上兩種情況的解讀，由于缺少司法解釋，該規(guī)定并不明確。

《中華人民共和國(guó)公路法》沒(méi)有針對(duì)隧道路段交通組織的規(guī)定。

綜上，國(guó)外主要發(fā)達(dá)國(guó)家在隧道路段的建設(shè)方面均較為謹(jǐn)慎，均沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)我國(guó)西南部山區(qū)高速公路隧道、公路隧道大范圍建設(shè)的情況，沒(méi)有可供我國(guó)參考的相關(guān)運(yùn)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)；國(guó)內(nèi)對(duì)于隧道路段交通組織的法規(guī)并未禁止變道。

2 隧道路段超車條件分析

隧道行車影響因素分析：

（1）駛?cè)胨淼罆r(shí)，光線由明到暗，考慮到視覺(jué)器官的感受性對(duì)光刺激變化的相順應(yīng)性，采用暗適應(yīng)過(guò)程作為進(jìn)入洞口后禁止變道的控制性因素，禁超長(zhǎng)度需綜合考慮亮度變化區(qū)間對(duì)應(yīng)的暗適應(yīng)時(shí)間。

（2）駛離隧道時(shí)，光線由暗到明，由于洞外在白天的自然光照下，隧道朝向影響，偏東西向隧道的白洞效應(yīng)在每天相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)影響突出，明適應(yīng)過(guò)程作為駛出洞口后禁止變道的控制性因素，禁超長(zhǎng)度需綜合考慮亮度變化區(qū)間對(duì)應(yīng)的明適應(yīng)時(shí)間。

（3）隧道內(nèi)中間段亮度均勻不發(fā)生變化，線形指標(biāo)不變的情況下能提供固定的視距。但駕駛員在亮度不同的環(huán)境下視野范圍與視認(rèn)距離均不相同，所需視距長(zhǎng)度與照明亮度關(guān)系呈正態(tài)分布；在現(xiàn)行隧道照明規(guī)范的規(guī)定值內(nèi)，呈反比。

（4）隧道洞內(nèi)中間段，不受環(huán)境突變影響，不存在大霧影響視距，不存在路面干、濕導(dǎo)致摩擦系數(shù)突變。

對(duì)向行車的隧道內(nèi)能否變道的控制性因素為“與對(duì)面來(lái)車有會(huì)車可能”，雙車道公路最主要特征為需要借用對(duì)向車道才能進(jìn)行超車，超車時(shí)的車距判斷直接影響車輛是否能保持安全車距。

車速越快，駕駛?cè)嗽揭⒁獾竭h(yuǎn)方，視野變得越窄，動(dòng)態(tài)視野與行車速度成反比，如表1 所示。

表1 行車速度與視野、注視距離的關(guān)系

綜上所述，能否超車的條件應(yīng)該為“能否提供足夠的超車視距及其超車行程”。隧道的接近、駛離的過(guò)渡段不具備能夠變道超車的條件，不應(yīng)允許變道超車；在隧道過(guò)渡段影響區(qū)域外的中間段，可通過(guò)加強(qiáng)有效視野范圍內(nèi)的誘導(dǎo)、提示，提供車道信息預(yù)告、警告的方式，在隧道內(nèi)中間段允許車輛超車。

3 實(shí)例分析

以云南省在建的某國(guó)道特長(zhǎng)隧道為例，該隧道為長(zhǎng)度10 494 m 的單洞雙車道對(duì)向行車的特長(zhǎng)隧道，隧道設(shè)計(jì)建設(shè)采用80 km/h 設(shè)計(jì)速度對(duì)應(yīng)指標(biāo)。洞內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間行駛且單向僅有一條車道，根據(jù)設(shè)計(jì)速度40 km/h 測(cè)算，車輛需要945 s（15 min 45 s）才能完全通過(guò)隧道。

針對(duì)隧道內(nèi)跟車行駛?cè)萑糖闆r進(jìn)行了抽樣問(wèn)卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如圖1 所示，對(duì)于“隧道內(nèi)禁止變道，前方車道擁堵排隊(duì)或前車比您的車速慢，相鄰車道通暢”的情境下，駕駛?cè)俗畲笕萑谈嚂r(shí)長(zhǎng)的調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：16.25%的駕駛?cè)巳萑潭仍? min 以內(nèi)，40.25%的駕駛?cè)嗽?～5 min，20.37%的駕駛?cè)巳萑潭仍?～10 min，16.68%的駕駛?cè)四軌蛉萑谈?0 min 以上；同時(shí)有6.45%的駕駛?cè)俗銎渌x擇，多數(shù)回復(fù)為應(yīng)遵守交規(guī)，不換道。

圖1 隧道內(nèi)跟車行駛?cè)萑糖闆r抽樣調(diào)查結(jié)果

根據(jù)抽樣問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果，僅有23.13%的駕駛?cè)四軌蛉淌芨?0 min 以上的情況。此類情況下小型車長(zhǎng)時(shí)間在郁閉空間跟隨大型車慢速行駛，不能變道超車，嚴(yán)重影響了通行效率、駕駛舒適性及駕乘體驗(yàn)感受。

由于隧道內(nèi)僅有2 條行車道，不應(yīng)設(shè)置硬隔離設(shè)施（包括間隔設(shè)置），在發(fā)生交通事故的緊急情況下，硬隔離設(shè)施會(huì)導(dǎo)致單向或雙向車道上的機(jī)動(dòng)車完全無(wú)法通行，結(jié)合隧道長(zhǎng)度超過(guò)10 km，會(huì)對(duì)救援、運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)等工況有不利影響。隔離設(shè)施作為障礙物設(shè)置于隧道凈空范圍內(nèi)，間隔設(shè)置或全線設(shè)置皆存在端頭影響行車安全的情況。

該隧道內(nèi)區(qū)域路段無(wú)橫向干擾，隧道外500 m 內(nèi)無(wú)平交口、民居等可能造成橫向干擾的因素。

隧道洞內(nèi)凈寬11.00 m，凈高5.00 m，行車道寬3.75 m，硬路肩0.50 m，具備超車所需的橫向?qū)挾取?/p>

線形為長(zhǎng)直線—曲線（曲線半徑4 541 m），縱坡2.18%（無(wú)豎曲線），隧道內(nèi)、外3 s 范圍內(nèi)無(wú)線形變化，路線線形指標(biāo)較好。左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)停車視距能滿足遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)速度的視距值。

隧道設(shè)置隧道機(jī)電設(shè)施，隧道照明設(shè)計(jì)中，各段照明設(shè)計(jì)長(zhǎng)度、照明亮度、折減系數(shù)等均達(dá)到80 km/h 對(duì)應(yīng)指標(biāo)。

該隧道內(nèi)能否安全超車主要取決于駕駛員能否及時(shí)、準(zhǔn)確判斷車輛間距與超車距離。

隧道內(nèi)限速40 km/h，考慮到超車時(shí)速度需要提高，采用60 km/h 對(duì)應(yīng)視野86°，注視距離335 m；安全超車距離參考2015年至今多篇雙車道超車模型研究結(jié)論，以小客車為主要超車車型，取超車初始速度、對(duì)向車輛速度、被超車輛速度40 km/h，超車速度取60 km/h，所需最小超車視距為534.1 m，超車時(shí)間為15.88 s[2]，實(shí)施超車行為前調(diào)整時(shí)間取1.2 s，疊加變道后發(fā)現(xiàn)有對(duì)向來(lái)車回到原車道動(dòng)作時(shí)，駕駛員需要反應(yīng)時(shí)間，安全超車距離向上取整為600 m。超車視距大于有效注視距離。若允許借道超車，需要提供一個(gè)超視距的輔助信息采集、處理、發(fā)布的措施。

基于上述分析，提出的交通組織方案如下：

（1）劃分隧道路段允許變道和禁止變道范圍。禁止變道范圍，應(yīng)采用明暗適應(yīng)過(guò)程為控制指標(biāo)，隧道洞內(nèi)500 m、洞外150 m 禁止變道。并根據(jù)相關(guān)規(guī)定設(shè)置完善、配套的地面標(biāo)線及交通標(biāo)志。

（2）考慮到各類車輛及其駕駛員特性，采用分車型管控的方式，隧道全線大、中型貨車禁止超車，并嚴(yán)格限速40 km/h；客車在隧道內(nèi)允許超車路段可變道、提高車速，以達(dá)到快速完成超車行為的目的。

（3）隧道路段提供超車輔助決策系統(tǒng)。遵循低位誘導(dǎo)原則，高密度路面突起路標(biāo)、檢修道輪廓標(biāo)[3]；中密度主動(dòng)發(fā)光警示牌和警示燈；低密度反光環(huán)。系統(tǒng)運(yùn)行邏輯為檢測(cè)單元檢測(cè)車道內(nèi)車輛運(yùn)行情況——路側(cè)處理器處理——提示單元發(fā)布，如圖2 所示。

圖2 輔助決策系統(tǒng)流程圖

車道內(nèi)檢測(cè)單元：感應(yīng)突起路標(biāo)，以檢測(cè)車道內(nèi)路面情況。間距10 m 設(shè)置于兩側(cè)車道邊緣線外、路中車道分界線處。

提示、警示單元：間距100 m 設(shè)置信息發(fā)布牌，顯示內(nèi)容為“對(duì)向來(lái)車”，間距100 m 條形警示燈，間隔設(shè)置以達(dá)到每50 m 一處的效果。

間距500 m 設(shè)置一道雙面隧道反光環(huán)。

路側(cè)處理器單元：根據(jù)檢測(cè)單元性能設(shè)置，可不采用高集成度處理器，處理簡(jiǎn)單邏輯，隧道內(nèi)允許超車路段（9 000 m）之間匯總統(tǒng)一處理。判斷車輛行車狀態(tài)、位于哪向車道、車輛間距。間距小于600 m 時(shí)，發(fā)布提示信息。

信息發(fā)布單元：

（1）平時(shí)保持熄滅。

（2）需要提示車道回到原車道時(shí)，條形警示燈閃爍黃色燈光，信息發(fā)布牌顯示“對(duì)向來(lái)車”。

（3）待車輛回到各自車道時(shí)，閃爍燈關(guān)閉，持續(xù)顯示“對(duì)向來(lái)車”信息。

（4）至車輛完成會(huì)車后，全部熄滅。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)綜合分析現(xiàn)有法規(guī)、條例及相關(guān)研究成果，公路隧道能否變道超車，可以依據(jù)是否具有超車條件來(lái)確定。該文中提出了隧道內(nèi)超車條件的主要影響因素為能否提供足夠的超車視距及超車安全距離。該文結(jié)合實(shí)例分析道路線形條件、照明條件等各類影響因素，并根據(jù)分析結(jié)果提出一個(gè)具有可實(shí)施性的隧道交通組織方案及輔助決策系統(tǒng)，為駕駛員在決策借道超車或放棄超車行動(dòng)時(shí)提供必要的提示，減少因?yàn)槌嚂r(shí)的車距判斷偏差形成的安全隱患。

在不同的交通流、服務(wù)水平、車輛運(yùn)行特征下，關(guān)于安全距離的確定還需進(jìn)一步完善，包括超越車輛時(shí)被超車輛速度變化、對(duì)向同時(shí)存在超車動(dòng)作的車輛等行為可能造成的影響；引入超車模型中超車速度對(duì)應(yīng)安全性、舒適性因素；縱坡、豎曲線中車輛加減速特征的影響等。以達(dá)到提升駕駛舒適性與駕乘體驗(yàn)感受，進(jìn)而提升隧道路段運(yùn)營(yíng)安全水平的目的。

同時(shí)，該系統(tǒng)采集、處理的數(shù)據(jù)，可在以后接入智慧公路等平臺(tái)，為更高級(jí)別輔助駕駛、自動(dòng)駕駛提供超車決策、事故預(yù)防的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)具備擴(kuò)展使用到高速公路隧道內(nèi)輔助提示的空間，采用的車道級(jí)突起路邊檢測(cè)器可以采集同向車輛的位置、間距，發(fā)布車輛安全間距提示信息，提醒車輛保持車距；同時(shí)也可提示側(cè)后方來(lái)車情況，避免車輛變道車道時(shí)與側(cè)后方來(lái)車發(fā)生碰撞。