隧道工程交通控制指标与仿真平台研究

周庆华

（陕西交通职业技术学院 公路与铁道工程学院，陕西 西安 710018）

隧道工程交通控制指标与仿真平台研究

周庆华

（陕西交通职业技术学院 公路与铁道工程学院，陕西 西安 710018）

文章通过对山岭地区隧道工程的交通环境和行驶环境进行详细分析，提出隧道工程交通控制的主要方法与措施，并介绍了隧道交通控制应急预案仿真与训练平台，为山岭地区隧道工程的安全运营管理提供科学的依据和方案。

隧道工程；交通控制；仿真平台

隧道路段中交通条件和几何线性都较为特殊，驾驶员行驶在隧道路段上时无论是心理上还是身体上都有着不同的感观，这决定了车辆在隧道路段的行驶状况会与正常路段有较大区别。要做好山区公路上隧道工程的安全管理，首先要对隧道工程的环境特点和车辆运行特性有较为准确的了解。

1 隧道交通环境特点

1.1 隧道“黑洞效应”和“白洞现象”

日间，当车辆以较快的速度行驶入隧道内时，司机对于隧道内外亮度瞬间的降低无法及时适应，眼前会出现短暂的黑洞（较长隧道）或黑框（短隧道）现象；而车辆驶离隧道时，又会出现亮度瞬间增高，使得司机视觉上产生炫光，短时间内无法适应，这即为“白洞现象”。“黑洞效应”和“白洞现象”均会影响车辆的安全行驶，给交通安全带来隐患[1]。

1.2 环境照度

隧道内部无法直接接受日照光线，垂直通过单位面积的光通量即光照度明显低于洞外，况且隧道洞内表面多以混凝土支护材料和沥青路面为主，空气中存在大量的汽车尾气，这些材料对于光线的反射特性较弱，且强弱不同。因此，从不同的视线方向看，隧道内部的亮度水平差别很大。

1.3 噪声污染

隧道洞内空间狭小，车辆快速行驶中产生的噪音无法消散，在经过洞壁的反射后会产生较大回音，严重干扰司机对外界行车环境的判断，降低司机的反应速度，不利于司机的安全驾驶。

1.4 空气质量

隧道作为半封闭的建筑形式，空气扩散条件较差，尤其是山岭地区较多的长大隧道群，洞内外的空气质量通常达不到安全要求。如果没有特殊的处置手段，隧道的空气质量肯定会出现污染状况，干扰司机的行车视线[2]。

1.5 路面状况

隧道内部通风条件较差，车辆在行驶过程中车速较低，汽车排放物更多地残留在路面表面，加上油渍、灰尘无法及时扩散和清除，导致沥青路面的空隙被严重堵塞，影响雨水的下渗，雨天会快速在洞内形成表面积水，路面抗摩擦性能下降，轮胎极其打滑，影响车辆的正常行驶。

1.6 隧道横断面设置

为减少隧道主洞开挖量，隧道内部道路横断面的设置宽度与正常路段相比较为狭窄，没有设置应急车道，通常在道路两边设置1 m左右的检修道，出现故障或事故后，会严重影响主路的正常通行，且容易引发二次事故。

2 山岭地区隧道工程交通控制

2.1 车速控制

车速控制分两种情况，一种情况是对即将驶入隧道的高速度车辆在隧道入口前限速，这是因为隧道的特殊环境使司机对速度和距离的判断产生困难，故应在进入隧道区域前进行速度限制，以达到平滑交通流的目的；另一种情况是当出现拥挤、交通事故以及改变交通引导方向时，应降低速度，疏导交通。

2.2 车流量控制

隧道车流量控制是指通过控制公路隧道内，尤其是高峰时段的通行车辆数量，来保持隧道内交通流畅通的方法，特别是控制高峰小时期间进入隧道的车辆数目。隧道车流量控制包括入口交通流调节和入口关闭两种形式。国内一些建成的隧道中采用了无线地磁传感器来监测隧道内车流量、车速等信息。

2.3 车道控制

常见的车道控制方式有车道关闭控制方式和可逆车道变向控制方式。前者是指当隧道内某车道上发生交通事故或正在进行施工作业时，可视情况暂时关闭车道，限制该车道上车辆的通行，避免交通事故的发生；后者是指在某些特殊时段，隧道双向车流量明显不均衡，或者在交通事故发生后，隧道内部双向通行效率出现较大差异时，为了缓解道路一方的压力，有效利用空间，将对向车道临时改为顺行车道，并在路段前方设置车道指示器提醒司机车道变向的信息。

3 隧道交通控制仿真平台

通过对山区公路交通量、交通事故发生率、道路使用状况、道路设施、突发事件应急救援资源等的调查，结合我国高等级公路普遍使用的监控系统，对山区隧道控制策略与紧急预案进行深入的分析和研究，开发出隧道交通控制应急预案仿真与训练平台软件。隧道交通控制应急预案仿真与训练平台的软件系统由全路多屏显示单元、突发事件信息输入单元和交通控制策略与预案显示单元三大部分组成。

隧道仿真平台的总体功能结构如图1所示。

隧道交通控制应急预案仿真与训练平台主要由人机交互系统、知识库与管理系统、推理机、数据库与管理系统、模型库与管理系统和交通控制策略显示模块构成，其系统结构框如图2所示。

图1 仿真平台功能结构

图2 系统结构框

该系统可以通过对隧道路段交通事件发生的位置、交通流控制阶段状况、事件等级等进行分析，给出最有效的控制策略和控制预案，并将突发事件发生位置、交通流控制节点状态、车辆诱导分流路线、预案相关信息、事故路段环境信息视频等，直观、形象地显示在由微观窗口、中观窗口、宏观窗口组成的多屏系统上，使隧道管理者（决策者）从不同的角度对交通控制和交通预案进行把握。

4 结语

本文通过对山岭地区隧道工程的交通环境和行驶环境进行详细分析，提出隧道工程交通控制的主要方法与措施，并介绍了隧道交通控制应急预案仿真与训练平台，为山岭地区隧道工程的安全运营管理提供科学的依据和方案，有助于提高我国高等级公路隧道工程的管理水平。

[1] 陈开放.隧道照明设备维护系统的设计与实现[D].西安：长安大学，2014.

[2] 李卓.高速公路机电设备故障预测及维修决策系统研究[D].西安：长安大学，2009.

Study on traffic control index and simulation platform of tunnel engineering

Zhou Qinghua
（School of Highway and Railway Engineering, Shaanxi College of Communication Technology, Xi’an 710018, China）

In this paper, based on analysis on the traffic environment and the driving environment of the tunnel project in mountain area in detail, the main methods and measures of traffic control of tunnel engineering are put forward, and introduces the simulation and training platform of tunnel traffic control contingency plan, which can provide scientific advise and plan for safe operation and management of tunnel engineering in mountain area.

tunnel engineering; traf fi c control; simulation platform

陕西省教育厅科研计划项目资助；项目编号：16JK1067。

周庆华（1977— ），女，河南新乡人，教授，博士；研究方向：道路与交通工程。