高速公路隧道进口行车安全性研究

刘志伟，杨振乾，张文斌，王 博

(1.湖南省高速公路管理局长沙管理处，湖南长沙 410100;2.湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙 410008;3.武汉铁路职业技术学院，湖北武汉 430205)

0 引言

为了满足经济的高速发展对交通的需求，越来越多的高速公路经过或者延伸至偏远山区，由于地形条件和公路等级要求的限制，隧道在高速公路中的占的比重越来越大［1，2］。据统计，截至 2008 年底，全国共有公路隧道5426处、计318.64万延米。其中，特长隧道120处、52.57万延米;长隧道743处、122.62 万延米［3，4］。隧道是高速公路的瓶颈路段，易发生交通事故，且事故危害程度大、事后处理难［5］。2007年全国公路隧道发生交通事故434起，死亡人数129人，受伤人数557人，事故死亡人数居世界首位，万车死亡率是发达国家的数倍乃至10倍以上，隧道路段的交通安全形势非常严峻［6，7］。

要提高隧道的行车安全性，就要对隧道交通事故形态、原因、分布，以及驾驶行为、驾驶员的心理生理特征等进行细致全面的分析。目前，与隧道行车安全相关的研究较多，但是由于统计数据不全等原因，研究大多停留在理论分析阶段［8～10］。本文主要根据湖北省十堰至漫川关高速公路(十漫高速)2008年至2011年的统计数据和网上问卷调查数据，对隧道行车安全进行深入研究。

1 高速公路隧道事故分析

通过分析隧道路段交通事故的车型、形态、原因和空间分布特征，找到导致隧道路段交通事故的主要因素，便于采取有针对性的措施来防止交通事故的发生。在选取事故统计路段时，要求路段的隧道数量多、各种类型的隧道全、线性复杂，统计数据具有一定的代表性。

十漫高速是指湖北省十堰至陕西漫川关的高速公路，设计行车速度80km/h，双向4车道，路基宽度24.5m;线路起于十堰市，与汉十高速公路连接，经十堰市茅箭、张湾、郧县、郧西四县(区)，止于鄂陕交界处的漫川关，接陕西省的漫川关至商州高速公路，全长106.41km。十漫高速整条线路桥隧比达45.71%，隧道共28条，共计13570m。其中，特长隧道1条，长3089.5m;长隧道4条，长度共计6110.5m;中短隧道23条，共计4370m。

1.1 事故车型分析

隧道交通事故与各类车辆的动力性能、车速、外形尺寸、爬坡能力、负载程度有很大关系。调查结果显示，事故车型中小型客车占36.6%，小型货车占42.5%，大型客车占6.1%，大型货车占14.8%。小型车辆(小型客车、货车)占总事故数的79.196%，远远高于高速公路交通流构成中的小型车比例，具体见表1。

表1 隧道的交通事故车型分布 %

1.2 事故形态分析

按照中国道路交通管理的有关规定和高速公路隧道行车特点，将高速公路隧道内交通事故形态分为追尾碰撞、撞隧道壁、翻车、失火，刮擦和其他等类型。通过对十漫高速公路隧道的交通事故资料进行分析，得到交通事故形态的分布情况如图1所示。

图1 隧道交通事故类型

由图1看出，追尾相撞和撞隧道避事故最多，占事故总数的68%。在高速公路隧道内碰撞是主要的事故形态，主要由于驾驶员在横向空间基木上没有闪避危险的余地，而且车度非常快，甚至来不及刹车就会撞上隧道壁或前面行驶车辆，导致交通事故的发生。

1.3 事故原因分析

事故原因主要包括制动失效、安全车距不足、车辆爆胎、疲劳或酒后驾驶、紧急避让不及、超速行驶、超载、路况不熟及其他等。通过数据统计调查分析，得出交通事故原因分布如图2所示。

图2 隧道交通事故原因

图2看出，由疲劳驾驶或酒后驾驶导致的事故占隧道交通事故总数的12%。而实际上，除了制动失效，有49%的交通事故都和驾驶员有着直接或者间接的联系。有时驾驶员虽然主观上没有感觉到异常，但实际行为学表现或脑电显示其信息处理能力和操作水平都已受损，表现为注意分散、视知觉减退、反应时延长、动作不协调等。

1.4 事故空间分布特征

对隧道交通事故的空间分布特征进行分析，可以掌握隧道进口不同位置发生交通事故的危险程度。统计数据显示，事故分布主要集中在隧道进口外100m至洞内200m路段，事故分布如图3所示。

图3 隧道交通事故空间分布

2 隧道进口车辆运行特征分析

车辆运行特征主要包括行车轨迹、行车速度、速度差、车头时距等内容，由于十漫高速车流量较小，车辆之间的车头时距比较大，因此主要调查行车速度和行车轨迹。根据前文分析，由于隧道事故主要是小型车，所以本文主要研究小型车的运行特征。

2.1 隧道进口行车速度

行车速度和速度差调查结果见表2所示。隧道进口300m之前路段上的车辆运行速度比较平稳，标准差为16.45km/h。隧道前300m到隧道进口后200m，车辆速度逐渐降低，并且减幅越来越大，标准差增大到19.38km/h，说明速度离散程度越来越大，车辆运行的稳定性差，容易发生交通事故。

表2 隧道小车速度分布 (km·h－1)

2.2 隧道进口行车轨迹

车辆行车轨迹调查，主要通过行车录像记录进行人工判读，调查得到小汽车左侧前轮距离道路左边缘线的距离，调查结果如表3、图4所示。

表3 小车左侧前轮距离左边线距离 m

图4 隧道进口行车轨迹图

由图4可以发现，车辆在隧道进口处有一个向行车中心线偏移的过程，并且车速越快，偏移量越大。当速度为88km/h时，偏移量为0.43m;当车速超过90km/h时，偏移量为0.96m。

3 隧道进口驾驶行为分析

交通事故是由外因和内因共同作用的结果。通过对隧道进口的交通事故进行统计分析和车辆运行特征调查，分析了事故发生的表象特征。为了更好的揭示事故发生的内在原因，本文对驾驶员进行问卷调查，分析驾驶员在驾车经过隧道时的一系列生理心理特征。

3.1 问卷调查设计

为了保证调查的全面性，在设计问卷时和发放问卷时，要考虑全面涉及不同性别、不同年龄段、不同驾龄的人群;问卷主要问驾驶员在通过隧道进口的心理生理感受及其希望采取的解决措施;同时根据驾驶员印象最深的隧道的选项，反映隧道特点对驾驶员心里的影响程度。问卷具体实际选项如图5、表4所示。

图5 调查问卷主要问题

3.2 调查数据分析

通过在网络上和各种车友会发送问卷调查，总共送出612份问卷，收回387份，其中有效问卷346份。

在参与调查的人员中，男驾驶员比例为69.65%，女驾驶员比例为30.35%;随着收入水平的提高，有车族的年轻化，同时也受到网络调查方式的影响，年龄主要分布在30岁到50岁，占到总数的62.14%;60岁以上的比例最小，只有1.73%;30岁以下的驾驶员占到19.65%;从驾龄分布来看，2～10a的比例最高，占到72.83%，2a以下和10a以上的分别占13.29%和13.87%。见表4。

表4 参与调查的驾驶员的基本资料%

3.2.1 影响隧道进口行车安全的因素

调查结果(图6)显示，驾驶员精神紧张是影响隧道进口行车安全的主要原因。认为精神紧张是隧道进口行车安全的占48%，认为车速是隧道进口行车安全的主要原因的占23%，而选择隧道长度、照度变化和其他项的分别占13%、10%和6%。

图6 影响隧道行车安全的因素

3.2.2 驾驶员进入隧道前的心理特征

调查结果(图7)显示，驾车通过隧道进口时，71%的驾驶员认为精神会感到紧张，16%的驾驶员会觉得有点紧张，13的人感觉不到紧张。

图7 通过隧道时驾驶员的心理

3.2.3 提高进隧道行车安全性的方法

调查(图8)显示，对于提高隧道进口行车安全的方法，54%的驾驶员认为可以在隧道前设置休息区，21%的驾驶员认为设法使驾驶员集中精神，16%的驾驶员认为可以通过改变行车速度，此外还有9%的驾驶员认为还可以采用其他方法来提高隧道进口行车安全。

图8 改善隧道行车安全性的方法

3.2.4 影响休息区和隧道进口距离的因素

对于影响休息区和隧道进口距离的因素，34%的驾驶员认为主要是驾驶时间，22%的驾驶员认为是车速，23%的驾驶员认为是道路的横纵曲线，18%的驾驶员认为是高速公路上的车流量，此外还有3%的驾驶员认为是其他未列出的因素。调查结果比较分散，也说明各种因素均在发挥作用。见图9。

图9 停车休息区和隧道距离的影响因素

3.2.5 休息区和隧道进口距离的关系

如图10，对于休息区和隧道进口之间的距离，29%的驾驶员认为250m左右最好;20%的驾驶员认为500m左右最好;10%的驾驶员认为750m左右最好;4%的驾驶员认为1000m左右最好。

此外，还有34%的驾驶员认为休息区设置在能够看见隧道进口的位置;3%的驾驶员认为休息区设置在看不见隧道进口的位置。

图10 停车休息区和隧道距离的选择

4 停车休息区设置

根据调查，在隧道前设置休息区可以起到缓解精神疲劳，降低隧道交通事故的作用。隧道前停车休息区的布局和规模要充分考虑主线上驾驶员疲劳的比例、车辆驶入驶出对主线交通流的影响、停车休息区和隧道的距离、标志标线的合理设计等各个要素［11～13］。隧道前停车休息区的设置示意如图11所示。

停车休息区设置的重点是休息区位置和停车车位数的确定，停车休息区的位置主要根据调查结果，同时根据路线的平纵线实际情况，设置在可以看见隧道进口的250m到500m之间的范围。而停车车位数的计算思路(图12)如下:

根据主线交通量与设计利用率，停车车位数按下式计算:

P=N·S·F/R

式中:P为一侧停车车位数，泊位;S为停放率，S=停放车辆数(辆/d)/主线交通量(辆/d);F为高峰率，F=高峰时停放车辆数(辆/d)/每日停放车辆数(辆/d);R为周转率，R=1(h)/每车平均停放时间(h);N为一侧的设计交通量，辆/d，是指通车10a后的一年365d中前端的10%，即第35d前后的交通量。

图11 停车休息区设置

图12 停车休息区车位计算思路

N=β·ADT·1/2

其中:β为服务系数，取值范围见表5;ADT为年平均日交通量。

表5 服务系数取值范围

此外，在距离休息区的一定距离处，应在公路路侧设置指示标志，告知驾驶人员前方休息区的位置和相应的服务内容，以方便车辆前往停车休息区。同时配以路侧广告牌等，诱导连续驾驶时间超过一定时间的车辆尽可能多的前去停车休息。还应根据地形、交通量等，合理设置警告或限速标志，以防发生追尾或对向冲突。

5 结语

隧道特别是长大隧道路段是交通事故的高发地段。由于隧道环境的特殊性，车辆行驶在隧道路段时需要驾驶员更快的感知交通环境情况，更加准确的对交通状况信息进行分析和处理判断，然而，驾驶员的过度紧张或者疲劳损伤会明显降低驾驶员的感知、判断和操作能力。通过在隧道入口前设置停车休息区来缓解驾驶员的紧张和疲劳，提高驾驶员的灵敏性，可以减少隧道的交通事故，提高隧道的行车安全。

在隧道前设置停车休息区使驾驶员的反应变得灵敏，可以减少驾驶员的失误。但是对于“黑洞”“白洞”“视觉震荡”等生理心理上的错觉和盲区是否有改善，还需要从驾驶员的生理心理和视知觉方面开展更进一步的研究。

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