山区高速公路桥隧连接段安全评价及改善研究

张科显

(中铁十九局集团 第三工程有限公司，沈阳 110136)



山区高速公路桥隧连接段安全评价及改善研究

张科显

(中铁十九局集团 第三工程有限公司，沈阳 110136)

近年来，我国发展速度加快，工业发展也提高到一定的速度，山区成为重点发展对象。在山区建设高速公路，山区人们出行变得更加方便，也提高山区的经济条件，加快山区发展。但是因为山区地势变化较大，山区高速公路桥隧密布，隧道长，交通事故发生频繁，给人们生命和财产安全带来巨大的损失。本文简要分析山区桥隧段交通事故发生情况，并分析造成事故因素，提出改善措施。

山区高速公路；桥隧连接段；事故成因；安全评价；改善对策

改革开放以来，我国重点发展工业，提高我国市场经济，高速公路的出现提高我国经济发展速率，在一定程度上表征国家现代化发展水平，我国交通部的数据显示，截止2015年我国高速公路修建的长度已经达到6万公里，在世界上占据第二位，最大的成功是在西藏建成高速公路，而且各省和自治区的高速公路已经开始向山区发展，据悉我国在民生规划中，道路方面的最新决议是在2005年到2030年期间再新建5.7万公里高速公路，其中国家拨款2亿万元，这些高作公路主要分布于偏远山区，开通偏远山区的经济，为一些资源运输提供方便。

1 山区高速公路桥隧连接段的安全研究现状

据了解，目前我国高速公路安全调查主要集中在东部地区和气候条件较好的区域，调查范围小；另外，目前研究缺少连续追踪调查，大部分研究和调查是在公路设计阶段，后期施工和投入使用情况的研究较少；公路施工中设备不齐全问题是一大难题，很多技术指标不能达到，设计方案不完善等，为施工和后期运营安全提出挑战。由此可见，关于桥隧间接地形的环境和技术条件研究较少，安全应对措施减少[1]。国内研究者主要研究的是一般高速公路，桥隧研究较少，主要及总在桥隧洞口的形状、敲碎深度等，主要改善施工技术；国外主要集中在研究事故出现成因，并提出相应的改善措施，总的来说国内外研究的特点是宏观层面的安全分析较多，微观层次的交通安全评价较少。

2 山区高速公路桥隧连接段事故概况

在我国，山地、丘陵和比较崎岖的山区占地面积达到66%左右，因此我国修建高速公路时选择在山体中挖掘隧道，建立桥隧，缩短距离，也节约资源。但是，桥隧给人们出行带来方便外，也增加交通事故发生率，经济损失也较大。以包茂高速公路铜川段的交通情况为例，分析几年间在此区发生的交通事故数量情况，如表1所示。

表1 包茂高速公路铜川段的交通情况

由此可见，近些年我国安全事故发生次数较多，发生事故的次数依次减少，死亡人数也逐渐减少。国家在此投入较多的关注，除了将事故曝光，引起人们的关注和注意以外，在高速公路修建过程中，也不断调整技术参数，将事故发生率降到最低。

3 山区高速公路桥隧连接段事故特点

桥隧的结构与公路有不同之处，发生的交通事故也有自己的特点。下面将从交通事故的时间分布、气候分布、事故形态分布及车辆类型的分布四方面进行简要的介绍。

3.1 交通事故的时间分布特点

根据国家交通部的调查数据可以看出，近些年可以将全天时间分为四段，在四段时间中交通事故发生情况各不相同。这四段时间分别是：0:00—6:00，7:00—12:00，13:00—18:00，19:00—24:00。在图1中看出，13:00—18:00事故发生率最高，因为在该段时间人们精神比较疲劳，思维迟钝，认知能力较差，大脑支配人体行为能力下降，出现安全事故的可能性提高。在上午安全事故发生率仅次于下午，因为上午车辆行驶数量多，工作人员赶时间可能会出现超速驾驶状况，人们抢行马路的现象较多。在晚上，因为光线弱，人们可视范围降低，并且桥隧地方有盲区，人们精神疲惫出现事故可能性不低。但是因为近些年人们重视行车安全，深夜出行车辆减少，对安全事故发生有直接阻断作用。

图1 桥隧高速公路安全事故发生时间分布情况

3.2 交通事故的影响因素——气候

根据国家交通部统计数据可以看出，气候对安全事故发生率也有很大的影响。据统计，在冬、春季节发生安全事故的比例在三分之二以上，因为冬季路面结冰，地面硬度大，而且在雨雪天气时，雪花覆盖路标，尤其是桥隧的进出口处；春季雨水量大，路面摩擦系数降低，影响车辆行驶[2]。另外，山区环境复杂多变，公路养护技术不够，桥隧进出口交接处抵御外界环境破坏的能力弱，修缮代价大，政府督促力度不够，对交通产生不利影响。雨、雾、雪环境下，人们出行能见度低，地面打滑，出现追尾的可能性很大，有的车辆驾驶者轻视小雨、小雪和薄雾天气，未降低车速行驶，从而导致交通事故等。

3.3 交通事故的形态分布情况

交通事故形态通俗来讲是交通事故的参与者之间因为冲突或者自身失误而发生事故的具体形态。我国交通部将事故的形态分为七种，分别是碰撞、碾压、刮擦、翻车、坠车、失火和其他。桥隧段的路面状况和环境与一般公路的不同，在山区桥隧段发生交通事故的形态只有六种，分别是追尾碰撞、撞隧道口壁、撞桥上护栏、桥上坠车、擦壁和其他[3]。由图2可以看出，山区桥隧段交通安全事故的主要形态是追尾碰撞。造成追尾碰撞的原因有很多，其中主要有司机行车环境骤变、车辆本身制动性能差、车辆出现故障又不能靠边停车等。桥隧公路多为高架桥，导致撞护栏和坠车的事故致死率和受伤率都较高。

图2 交通安全事故的形态

3.4 发生交通事故的车辆类型

我国车辆组装时马达的动力性能、车速、物理性质参数等对行车交通事故有一定的影响，车型与车辆行驶的速度有关，车辆车型差异越大，车辆行驶速度的差异也就越大。在交通部的数据中，将车辆分为四类：轿车、客车、货车和其他。从图3中可以看出货车和轿车出现事故的可能性较大，货车负载大，惯性也大，容易出现追尾碰撞，并且车辆驾驶者不重视车辆维护，经常超载行驶，司机疲劳驾驶，长时间高速行驶容易出现事故。轿车负载虽然小，但是可以超速行驶，超车现象多，出现状况制动慢。客车司机安全意识强，其担负几十人的生命，重视日常维修，其出现交通事故大部分是因为气候原因[4]。

图3 车型与交通安全事故的发生率关系

4 交通事故发生在山区高速公路桥隧连接段原因

学者们经过研究，将人、车、公路环境等包含在高速公路交通系统中，人、车、公路环境分别是其中的子系统。在高速公路中行驶的车辆，其驾驶员分别从路面、路两边环境、气候等获取有用信息，在大脑中进行综合分析，通过中枢神经传递到人的肢体上，做出正确的行车动作，如此循环活动，达成整个驾驶任务。该环节中涉及到的各因素都具有一定的联系，相互作用才能保证交通安全，若有一因素失衡，将可能造成交通安全事故的发生。

4.1 驾驶员问题

通过国内外调查的数据显示，交通事故中驾驶员的问题占据比例较大，驾驶员在山区行车时，因为环境改变，对外界环境的适应能力和应变能力降低，光线忽明忽暗，容易出先盲区，影响驾驶员的心理反应，导致驾驶员出现失误。在图4中，本文笔者从视觉、心理、生理和驾驶状态四个方面分析其对安全事故发生率的影响程度。

图4 驾驶员自身因素对安全事故发生率的影响

从图4中可以看出，驾驶员在山区行车过程中，因为视觉因素而出现交通事故占据35%左右，占据比例最大。驾驶员行车时80%以上的信息是通过眼睛获得的，并且信息都是动态的，驾驶员瞳孔面积变化与其视觉适应能力和驾驶抗疲劳能力强弱有关，并且呈正相关。驾驶员进出桥隧，视觉变化巨大，不能及时反应过来，瞳孔面积加大，但是当瞳孔面积增大到不能接受的范围时，眼睛中很难再呈现出清晰的景象，出现视觉障碍，危机自身安全。其次占据较大比例的是驾驶员措施不当、违章和超速行驶，桥隧受地理环境的影响，出现连续下坡、极速转弯等车道地方多，与驾驶员常规行车车道不一样，心理承受能力差，反应时间延长[5]。驾驶员疲劳驾驶也是造成交通事故的一大重要原因，车内震动，粉尘，气味，白色路标等能使驾驶员提前产生疲惫。

4.2 高速公路道路条件

我国关于高速公路设计方面的条例中规范了桥隧的桥梁线性、桥隧线性、桥隧洞口连接线分布等，这些方面主要是关于桥隧分开段出的设计规范，关于连接点处的设计规范还没有系统化。国内现有的与桥隧设计相关的数据和资料都不完善。山区桥隧高速公路的平面线性设计与桥隧预计长度、进出口位置有关，地址环境多变，其平面线形无法做到圆形或直线行，直线形的车道，驾驶员操作简单，但是长度短或长度过长都是不利的，能降低驾驶员的警惕心[6]。曲线路段是事故发生高峰路段，根据有关数据显示，桥隧中的曲线路线的曲率与交通事故发生率的幂成指数关系，桥隧中曲线的半径在1000米以下，该半径值越小事故发生率越大，大于1000时，事故发生率较小。曲线路段也有有利的一面，能提高驾驶员的警惕性，光线变化频率快，驾驶员适应能力提高，但是曲线车道靠近出口时，驾驶员容易出现视线盲区，鸣笛速度慢，容易出现事故。

图5 隧道截面图

图5是最新的隧道截面图，为保证隧道内部的安全，在隧道上方设计成曲面，受力均匀，避免塌陷，上方曲面的半径至少大于555.6毫米，在隧道下部，地基要厚，稳固隧道，防止共振带来的破坏。

4.3 山区高速公路桥隧连接段交通安全改善研究

根据交通事故发生特征分析可以看出，山区桥隧高速公路段交通事故发生的主要原因是人、路、交通环境和气候环境，所以改善方向也要从这几个因素下手。

(1)驾驶员自身改善

驾驶员的不安全行为是引发交通事故的主要原因，驾驶员主观性强，改善人为因素需要采取强制性手段，增加驾驶员获得驾驶证的难度，在科目一中增加驾驶员行车规范和安全思想普及，科目二、三中，培训者提高训练强度，规范受训者的行车操作，潜移默化提高驾驶员的安全驾驶意识和操作。

(2)桥隧段高速公路的改善措施

如今，我国桥隧高速公路设计尽可能的人性化，改善道路条件，主要是对山区桥隧高速公路旁的交通路标进行严格检查，纠正不争取的路标，路况不好或急转弯等特殊情况要将其路标显著化，保证驾驶员能力是注意到前方交通情况，也要合理利用电子、智能交通标志[7]。另外，在桥隧连接段设置限速标志，驾驶员眼睛接收限速信息，经过大脑处理传达给四肢，减速缓行。调整桥隧进出口的光线亮度，设置遮阳棚等，在桥隧内部安装照明设备，增加驾驶员可视度等。另外经过学者们的研究，现在将山区桥隧段洞口的界面图设计如图6：

图6 隧道洞口的面积范围

从地质方面来讲，修建桥隧高速公路对破面和地表的地质有严重的破坏作用，在设计桥隧高速公路时，隧道洞口长度包括洞口到洞内一到两米左右处，这段路面应该覆盖两到三厘米厚的土，隧道前面的直路段长度保证在车辆能行驶3s左右，约75m左右。

(3)关于高速公路的交通条件及连接段的改善

高速公路的交通条件由交通量、交通组成和车速组成，在桥隧中，交通警察干涉交通量，严禁超载货车行驶，和轿车超速行驶，在转弯处设计警示牌，在桥隧内部严禁出现超车情况。此外，公路管理部门要做好公路养护工作，提高山区桥隧高速公路的质量，完善道路服务设施，为旅客提供安全的行车环境[8]。在道路施工段应该设置警告标志，提醒行车者注意安全，将隧道与桥梁进行独立修建，不设立桥台，直接在基岩上建设台帽，以此连接隧道与桥梁，提高经济效益，简化施工工序。但是台帽修建质量很重要，要有较大的承载能力，因此将桥隧的连接段设计成图7的构造。

图7 连接段设计图

(4)气候环境

山区桥隧高速公路在雨雪天气要做好防护措施，避免雨水进入隧道，避免减少地面摩擦系数，在隧道高速公路上坡段建设横向排水沟。及时处理路面的灰尘，将路面的路标显示出来。在冬天，在高速公路上撒防冻材料，例如工业用盐，并且交通管理人员及时组织人员铲除路面积雪和冰碴。在雾雪天气要加强道路安全管制，安装电子交通路标，要求行车开前后灯，避免疲劳驾驶等。

5 结语

山区桥隧高速公路安全状况一直是人们关注的话题，本文笔者分析出交通安全事故与人、车、道路、环境有关，并提出一些改善措施，图中的设计为施工提供一些参考，但是也存在不足之处，笔者在未来的时间里会进行深入研究，也希望有更多的同行研究补充，为人们出行安全提供一份帮助。

[1] 川韩凤春,马壮强.山区高速公路交通事故特征及防控体系研究[J].公路交通科技,2005,22(12):135-139.

[2] 余景顺,林国涛,苏永和.基于运行安全的山区高速公路路线设计及实例[J].公路,2005(l):24-29.

[3] 薛文,马士宾,韩湘屏.特定路段公路交通安全评价方法研究[J].河北工业大学学报,2006(l):103-107.

[4] 许洪国,刘兆惠,王超,等.基于模糊统计的山区公路安全评价研究[J].中国安全科学学报,2006(10):116-119.

[5] 杜益文,韩直,杭力,等.公路隧道安全模糊评价方法李家龙[J].公路交通技术,2006(4):120-123.

[6] 罗玉屏,高桂凤,武红丽.公路隧道交通安全模糊评判体系研究[J].石家庄铁道学院学报,2006(3):75-79.

[7] 李丽芳,马璐.山区高速公路特殊路段安全保障措施研究初探[J].公路交通技术,2006(6):133-135.

[8] 肖文,许仁安,李淑庆,等.安全行车保障措施的新理念在山区公路建设中的应用[J].公路,2006(1):117-122.

责任编辑：程艳艳

Research on Safety Evaluation and Improvement for Bridge-tunnel Linkage Section of Mountainous Freeways

ZHANG Kexian

(The Third Engineering Co., Ltd, China Railway Nineteenth Bureau Group, Shenyang 110136, China)

In recent years, the pace of development in China has been accelerated and the industrial development has been improved to a certain speed, and the mountainous areas become key development objects. The highway construction in mountainous areas offers convenience for mountainous people to travel, also it improves the economic conditions of mountainous areas and accelerates the development of mountainous areas. But due to the various changes in mountain terrains and the dense bridges and tunnels in mountainous areas as well as the long tunnels, traffic accidents happen frequently, which brings huge losses to the safety of life and property of people. This paper makes a brief analysis on the occurrences of traffic accidents in mountainous bridge-tunnel sections, discusses the factors of the accidents and puts forward the improvement measures.

mountainous highway; bridge-tunnel section; cause of accident; safety evaluation; improvement measure

2016-09-18

张科显(1981-),男,山西朔州人，工程师，主要从事路桥方面的研究。

U447

A

1009-3907(2016)10-0044-05