山区高速公路隧道交通安全研究

葛敏莉 孙 璐,2

0 引 言

隧道是山区高速公路的主要结构物，在山区高速公路中占有越来越高的比例。由于高速公路隧道有着复杂的地理环境和特殊建筑结构，给高速公路交通安全管理工作带来了难度。近年来，随着隧道交通事故的数量不断增加，隧道已经成为交通事故的主要空间分布点。隧道安全技术的研究成为专家和学者的研究热点。

纵观现有相关研究成果[1-5]，国内外对隧道交通安全的研究不乏深入和系统的成果。但是，国外对隧道的交通安全研究，主要是对火灾的研究，而国内一些学者对隧道安全的研究主要把道路交通事故的一些研究方法和理论应用到隧道。但是，由于隧道作为公路的一个特殊建筑物，有其自身的特点，有必要把公路隧道单独作为研究对象开展交通安全研究。因此，从隧道交通事故的特点和原因着手分析、探讨和改进与隧道设计、管理有关的安全问题，建立隧道安全审核清单以主动防御和减少交通事故有着重要的意义。

本文在对山区高速公路进行实地调查和对隧道事故统计资料进行综合分析的基础上，从隧道线形、隧道路面条件、隧道安全对策、隧道通风照明、隧道安全设施和隧道交通管理六方面研究了影响山区高速公路隧道安全的因素，在此基础上建立了隧道安全审查清单。

1 隧道事故特点分析

在对隧道交通事故案例进行研究的基础上，我们从以下方面对山区高速公路隧道交通事故进行了统计，分析了山区高速公路隧道交通事故的特征。

事故发生的时间特点受视觉因素、行车速度因素的影响，隧道内白天发生的事故明显高于夜间，雨天事故高于晴天。根据对2001年雨天某省高速公路隧道内的交通事故进行统计，刚开始下雨时几乎无事故发生，1 h后开始发生事故，雨后6~10 h形成事故高峰期，而后事故量逐渐下降，16 h后基本不再发生事故[6]。

（1）事故发生的路段特点 事故集中在长隧道内，1000 m以下的隧道少有事故发生；事故在隧道内发生的地点集中在隧道入口处 200~400 m的路段范围内；事故集中发生在水泥混凝土路面构造的隧道中。

（2）事故形态特点 车辆发生侧滑后造成追尾、碰撞、刮擦的事故形态占了事故总数的绝大部分。另外还有车辆装载易燃易爆危险品或车辆本身原因而引起的爆炸、燃烧等事故形态。

（3）事故车辆类型特点 小型车辆事故数最多，占所有事故的绝大部分。而在发生事故的小型车辆中，又以底盘较轻的国产轿车、面包车及微型车等车型居多。

2 隧道安全审查清单建立

本文通过对山区高速公路的实地调查和对山区高速公路隧道事故统计资料的综合分析，结合驾驶员的心理生理反应、汽车行驶动力学等方面考虑，研究了影响公路隧道安全的因素，并依据《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）、《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）和《公路项目安全性评价指南》（JTG B05-2004）的限定，建立了山区高速公路隧道安全审查清单，如图1所示。

2.1 隧道线形审查

从隧道线形方面对隧道安全进行审查，主要包括隧道平面线形、隧道纵断面线形和隧道洞口连接段三部分，建立的清单如图2所示。

2.1.1 隧道路段平面线形

考虑到通风和排水的需要，公路隧道的平面线形一般以直线隧道为宜，但由于山区公路受地形、地质条件的限制，在隧道内设置平曲线往往不可避免。当设为曲线时不宜采用设超高的平曲线或设加宽的平曲线。隧道不设超高的圆曲线半径应符合表1的规定[7]。当受特殊条件的限制，隧道平曲线的设计需要设超高的曲线时，其超高不宜大于4%，隧道的停车视距技术指标应符合《公路路线设计规范》的有关规定，隧道的停车视距应符合表2的规定。

图1 隧道安全审查框图Fig.1 Process block of tunnel safety reviewing

图2 隧道线形审查框图Fig.2 Process block of tunnel alignment reviewing

表1 不设超高的圆曲线半径Tab.1 No superelevation circular curve radius

表2 停车视距Tab.2 Stopping sight distances

2.1.2 隧道纵断面线形

纵断面线形主要表示道路前进方向上坡、下坡的纵向坡度和在两个坡段的转折处插入竖曲线。纵断面线形与交通安全紧密相关的因素有坡度和坡长。

（1）隧道纵坡是否满足不小于0.3%且不大于3%？

隧道纵坡对行车安全的影响非常大，由下坡行驶制动引起的事故占汽车故障引起事故总量的 40%以上。《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）规定：公路隧道的纵坡不小于0.3%且不大于3%。受地形限制时，高速公路和一级公路的中、短隧道可适当加大，但不易大于4%。当采用较大纵坡时，必须对行车的安全性、通风设备和营运费用等作充分的技术综合论证。

（2）隧道内纵坡变更的最小半径和最小长度是否满足行车安全和舒适性的要求？

在隧道内出现纵坡变更的时候，纵坡的变换不宜过大、过频，以保证隧道内行车的安全性和舒适性，因此，要限制各种纵坡的最小长度。根据《公路隧道设计规范》的要求，凸形竖曲线和凹形竖曲线的最小半径和最小长度应符合下表的要求。

表3 竖曲线最小半径和最小长度Tab.3 The minimum radius and minimum length of vertical

（1）隧道洞口连接线形是否满足速度协调性要求？

隧道洞口接线段速度协调性按隧道设计速度与洞口接线段速度差值进行评价[8]。两者运行速度差小于10 km/h时，速度协调性好，不需要进行调整；两者运行速度差为 10~20 km/h时，速度协调性较好，条件允许时，可适当调整洞口接线段平面、纵断面、横断面技术指标；两者运行速度差大于20 km/h时，速度协调性不良，需调整洞口接线端设计，条件困难时，应在洞口接线段采取减速措施。

（2）隧道洞口连接线形是否满足线形一致性要求？

线形一致性按照无隧道状态下的预测运行速度，对隧道各洞口接线内外的平、纵面线形进行评价，要求洞口接线内外至少各3 s运行速度行程长度范围的线形应保持一致。洞口接线横断面过渡应设置在洞口接线外，其过渡段长度应不小于3 s运行速度行程。根据隧道线形一致性计算结果，对于出口处不满足线形一致性要求的隧道，为了确保出口处行车的安全性，可以在出口处增设线形诱导标志和限速标志。

2.2 隧道路面条件审查

从隧道路面条件方面对隧道安全进行审查，主要包括隧道路面平整度、隧道路面抗滑性和隧道内外路面构造不一致三部分，如图3所示。下面阐述隧道内外路面构造不一致时的审核。

图3 隧道路面审查框图Fig.3 Process block of tunnel pavement reviewing

隧道出入口处的路面设计是否满足规范要求 当洞内采用水泥混凝土路面而洞外采用沥青混凝土路面时，应符合如下规定：①高速公路的中、长隧道和特长隧道，洞内一般路面应与洞外路段保持一致，其长度不小于《公路隧道通风照明设计规范》（TJT026.1）对隧道照明引入段、适应段和过渡段的规定长度，且不小于300 m；②高速公路的中、短隧道，洞内一段路面宜与洞外路面保持一致，其长度不小于3 s的设计速度行程距离，且长度不小于50 m。

路面附着系数的变化是否满足着安全行车的要求造成隧道内事故高发的直接原因之一，是隧道入口两种路面工况（洞外为沥青路面，洞内为水泥混凝土路面）附着系数的差异。车辆从高速公路进入隧道的时候，由于路面附着系数瞬间发生差异，对行车的适应性带来影响，从而造成车辆侧滑发生事故。在这种情况下，建议在隧道入口处设置标志，提醒驾驶员注意隧道内路面的变化，确保隧道进口处行车的安全性。

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2.3 隧道安全对策审查

从隧道安全对策方面对隧道安全进行审查，主要包括隧道车速限制和车道控制两部分，如图4所示。

图4 隧道安全对策审查框图Fig.4 Process block of tunnel safety precautions reviewing

2.3.1 车速限制

对于隧道交通，车速过快易在相对封闭的空间诱发严重的交通事故，应该通过交通标志限速、视线诱导设施来提示驾驶人员减速，或设置减速路钉、减速路拱强制驾驶人员减速，将车速有效地控制在合理范围之内。

2.3.2 车道控制

根据对变换车道风险的分析，车辆在行驶过程中变换车道的风险远远高于跟驰行驶风险，行车危险性大大提高，有效控制车辆变换车道次数是保障行车安全的一项重要措施。车道控制包括车道使用限制及车道变换限制两方面的内容，可以按以下建议实施：①隧道内设置禁止变换车道线，采用白实线，在隧道洞口禁止变换车道线伸出洞口一段距离；②在设有禁止变化车道线的基础上，如果条件允许，可在隧道内行车道和超车道中间设置突起路标或振动标线，将车行道分界线设置为振动标线，配合路面标线使用，警示驾驶员不要变换车道。

2.4 隧道通风照明条件审查

从隧道通风照明条件方面对隧道安全进行审查，主要包括隧道通风条件和照明条件两部分，如图5所示。

2.4.1 隧道通风条件

在隧道的通风条件审查中，隧道的通风方式、需风量、风机的选型与布置等可以参考《公路隧道通风照明设计规范》[9]。本文在根据规范设计要求的基础上对隧道的环保、安全等方面进行考虑。当隧道内发生火灾等异常情况时，应通过监控和通风控制，使异常情况得到控制，并尽快恢复正常营运。为了达到以上目的，需要设置烟雾透过率传感器、CO浓度传感器、风向与风速测试仪器。除了在隧道的内部装有风速风向检测器，在风速较大的隧道入口处也建议安装风速风向传感器，用来检测隧道外山谷的风速和风向，并在隧道入口段之前，安装信息牌提醒驾驶员注意风速。此外，可以通过合理种植树木消减风速。2.4.2 隧道照明条件

对于修建于偏远山岭区的隧道，从安全角度做好隧道的照明，达到安全、节能的目标是当务之急。国际照明委员会建议道路照明的质量用路面亮度、路面均匀度、眩光和诱导性四个指标来衡量。本文采用图5中所示的审查内容，主要从隧道视觉转换、隧道行驶安全、隧道节能、两个毗邻隧道照明要求等角度来考虑。对于审核结果，我们可以从以下方面来改进隧道的照明效果：

图5 隧道通风照明条件审查框图Fig.5 Process block of tunnel ventilation and lighting condition reviewing

（1）减光设施 如果把洞外亮度降低到一定的程度，可以使司机在进入隧道内时感受到的亮度变化较为缓和。因此，在设计初期可以把隧道口处的减光设施考虑在内，这对于入口段和出口段的照明设计都是有帮助的。常用的减光设施有遮阳棚、植被减光和遮光棚三种。

（2）不同光线情况下的照明设置 隧道照明灯具的亮灭分四种情况考虑，即白天、傍晚及阴雨天夜晚和紧急情况。根据工作状态的不同，以时间控制为主，光强检测器控制为辅。白天时段开启专为白天设置的照明灯组，傍晚和阴雨天在光强检测器的控制下也开启此组照明灯具，夜晚时段则开启专为夜晚设置的照明灯组，紧急情况下，由于状况处理的需要，则照明灯具全部打开。

（3）毗邻隧道的照明 对于毗邻隧道（两隧道间距L≤250 m），隧道照明考虑后续隧道的入口亮度折减率。此外，在夜间，毗邻隧道间的道路应连续设置电光照明。

2.5 交通安全设施审查

从隧道安全设施方面对隧道安全进行审查，审查内容主要包括七部分，具体如图6所示。

（1）防眩光要求 在隧道中行车，眩光主要来自于照明灯具本身、灯光在边墙上的反光，或者前照灯在前面车辆上的反光，以及前面车辆的尾照灯光。在防眩上，需要结合照明布置和灯具选择来考虑眩光的控制，同时边墙的表面材料在选择时要既能较好配合照明反光，又能最大限度不产生眩光。

（2）线形诱导标 要减轻或消除隧道的边墙效应，视线诱导设施将起到决定性的作用。隧道的两侧边墙上可安装反光轮廓标，在通视较差、具有对行车不利曲线的地方需要在边墙上配以线形诱导标。

图6 隧道安全设施审查框图Fig.6 Process block of tunnel safety installation condition reviewing

（3）隧道标志的视认性 由于隧道内光线条件特殊，标志的视认性应该更好，标志颜色、形状、图符和安装位置在设计上应考虑隧道通行环境的特殊性。

（4）隧道防撞护栏 必要时可在隧道内增设防护性护栏，用于减缓车辆的横向撞击，保护司乘人员免受伤害或减轻伤害程度，撞击时在护栏的弹性作用下可使车辆恢复到正常行驶方向，还能增加驾驶员的视觉诱导功能。

（5）基于交通安全的隧道绿化设计 绿化设计主要包括以下六方面：①在路的外侧种植树木，预告线形，引导视线。②合理设计隧道景观，消除驾驶疲劳。③正确种植树木，明暗过渡。④适时种植树木，消除心理障碍。⑤合理种植树木，消减风速。⑥种植缓冲柔质灌木，减小车辆和人的受损程度。

（6）隧道内气候的变化 由于高速公路隧道一般处于山区，出现灾害性天气的可能性很大。在寒冷的冬季，隧道路面内结冰会影响到行车的安全性。这种情况下，可以在隧道前设置的可变情报板上显示前方隧道的情况，提醒驾驶员注意天气情况。同时，在这种不良天气情况下限制隧道的行驶速度，确保行车的安全性。当隧道内结冰以后，对于特长隧道尤其要注意水的及时排出。

2.6 隧道交通管理审查

长公路隧道空间相对封闭，为了在紧急情况下能够保证驾乘人员的安全，隧道内人员和车辆尽快疏散，公路隧道交通事故应急系统必不可少，该系统应包含事故报警子系统、事故警报子系统、紧急应对子系统等。隧道交通管理审查内容如图7所示。

（1）事故预防措施 为了确保隧道的行车安全，需要设置相应的隧道事故预防措施。除了交通控制子系统以外，在隧道平常的养护中还可以做到对隧道附属设施的及时修复和对隧道路面的及时养护，减少事故发生的可能性。

（2）事故报警系统 在隧道的每个安全区段，为了报警的准确性，可安装感烟探测器和感温探测器，两者相互结合最大限度的保证事故的及时报警。同时，隧道内还应设专供人工报警的紧急电话。当隧道管理中心接到报警后，迅速对隧道内运营状况进行整体掌握，查出事故所在的区段，确认事故的属性，为事故救援提供可靠依据。

（3）事故警报系统 当隧道发生事故，隧道管理中心接到报警系统的报警后，迅速启动事故警报系统，一方面对隧道加强管制，进行交通组织，包括应急照明、车道指示灯、电子行车诱导标志。另一方面加强路段管制，通知驾驶员前方事故，并且通过信号灯，可变限速板进行交通管制。

（4）事故医疗救援系统 目前医疗急救主要通过122急救电话来实现。事故发生后，医疗部门根据报警人提供的事故信息，快速反应。急救人员必须是具有一定的医疗技术和应急素质，能够独立处理应急事件。为了保证救援的连续性和准确性，还需要建立一支后备力量，作为救援的后勤保障。

（5）事故修复系统 综合国内多宗二次交通事故调查结果，当隧道内发生火灾或交通事故，由于隧道内能见度低疏散通道有限，加之后方来车速度过快来不及反应，容易引发隧道二次事故的发生。事故修复系统的作用是当隧道路段发生事故后，路政、交警部门要能够迅速赶到事故现场，对事故进行处理，防止隧道内发生交通拥挤和二次事故的发生。

（6）交通紧急疏导系统 ①双洞单向交通的隧道外交通组织[10]：当隧道右洞发生事故时，首先封闭隧道，使车道指示灯显示禁止通行的状态，左洞的车道指示灯显示双向行驶的状态，电子情报板显示前方事故，车辆在交警的指挥下进入对方车道；当车辆驶出隧道后，再通过连接通道进入原车道。这种组织方式对于车辆的持续通行有较大好处，不至于车辆因事故大量停滞，导致事故时交通瘫痪，阻碍救援车辆的迅速到达现场。②双洞单向交通的隧道内交通组织：双洞单向交通的隧道主要依靠横洞来组织，分人行横洞和车行横洞。当发生事故时，未进入安全区段的后续车辆可直接经过车行横洞进入相邻隧道；已经进入事故发生地所在的安全区段，事故发生点前的车辆可直接继续前行，在事故点后的，可通过紧急停车带或者回车道调头进入上一安全区段的车行横洞，使车辆迅速撤离。

图7 隧道交通管理审查框图Fig.7 Process block of tunnel traffic management reviewing

3 结束语

本文根据山区高速公路隧道设计的相关规范，在现有研究成果调研和实地调查的基础上，制定了山区高速公路隧道安全审查清单，分别从隧道线形、隧道路面条件、安全对策、隧道通风照明条件、隧道安全设施和交通管理六个大方面对隧道的安全情况进行审查。在此基础上，本文根据审查结果提出了一些可实行的建议，使得隧道能够更加安全、节能地运营。期望能够为隧道管理部门进行隧道安全审查提供参考。

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[7] JTG D70—2004，公路隧道设计规范[S]．北京：人民交通出版社，2004．

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[10] 杨高尚，彭立敏，彭建国等．从人员疏散的角度研究公路隧道的横通道间距[J]．灾害学，2007，22（1）：44-48．