京珠高速公路粤境北段隧道交通事故特性研究

谢毅宁，夏杨于雨，马 非，王不凡

(1.广东省高速公路有限公司京珠北分公司， 广东 韶关 512700； 2.招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆 400067； 3.重庆交通大学， 重庆 400074)

截止2017年末，我国高速公路里程达13.65万km，全国公路隧道共计16 229处，合计1.53万km，是世界上里程最大、数量最多的隧道建设国家[1]。隧道作为高速公路的重要组成部分，在缩短行车距离、节省出行时间、保护生态环境等方面发挥着重要作用[2]。但由于隧道是近乎封闭的空间，这种特殊的半隐蔽结构极易造成交通事故。我国公路隧道自20世纪80年代才开始兴建，因此在隧道运营、事故处理和救援等方面的研究时间短，经验缺乏[3]，研究高速公路隧道路段的事故特征对于减少人员伤亡和经济损失、有效制定隧道安全措施和保障隧道运营安全意义重大[4]。为此，本文以2003年至2015年京珠(北京—珠海)高速公路粤境北段7座隧道为研究对象，运用统计对比的分析方法，研究高速公路隧道内交通事故发生的时间和空间分布规律、事故形态和事故车型分布规律，并提出针对性策略，为进一步研究隧道事故发生的机理提供数据借鉴，为完善我国高速公路隧道运营方案提供参考。

1 事故数据统计

本次数据来源于我国广东省韶关市公安局交通警察部门，数据采集时间为2003年4月至2015年12月，事故数据为从北京到珠海方向119.84 km范围内7座隧道(总长约7 km)路段发生的近350件交通事故，记录的信息一般包括5个方面：1) 隧道信息：隧道长度、坡度和平曲线半径；2) 事故时间信息：发生的年月日时信息；3) 事故发生位置；4) 事故车辆信息；5) 事故原因和天气状况，如表1所示。

将交通事故按事故发生地所在隧道进行分类统计，并以隧道事故数与隧道长度的比值计算得出一定长度(1 km)内的事故率。为方便后续研究隧道等级对交通事故分布特性的影响，据JTJ 001—97《公路工程技术标准》将隧道分为4个等级，即特长隧道、长隧道、中隧道及短隧道，本文中的隧道主要以中、长隧道为主。从表1中可以看出，洋碰隧道的事故率较高，主要原因是隧道长度较长，且隧道位于在路线中间。隧道内长时间的驾驶使驾驶员视觉疲劳，导致注意力不集中从而引发事故。温泉隧道长度最短，但事故率排名第二，究其原因，是由于温泉隧道(K84)与乌坑坝隧道(K82)距离较近，而且中间存在比龙关特大桥(K83)，连续的桥隧分布使驾驶员驾驶环境改变明显，更易发生追尾碰撞事故。

表1 2003—2015年隧道信息和隧道交通事故率情况统计

2 隧道交通事故分布特征

2.1 交通事故时间分布特征

交通事故的时间分布是指交通事故随时间的变化特征，通过分析交通事故时间分布特征来揭示交通事故的发展趋势[5]。本文通过研究事故发生的年、月、时等时间要素来揭示粤境北段交通事故的时间发展趋势。

2.1.1 交通事故年份分布特征

根据7座隧道从2003年到2015年的交通事故统计资料，绘出各年份的交通事故数量分布图，如图1所示。从图1可以看出，自2003年到2015年隧道事故数量整体呈下降趋势。图中2008和2009年2年事故数量猛增，通过分析相关因子可知主因是持续高温时间较往年久，天气状况对驾驶员的驾驶行为影响较大。图1显示，总体上年度事故数量逐年递减，主要源于京珠高速公路逐渐完善的安全设施和不断规范化的驾照制度。

图1 隧道交通事故年份分布特点Fig.1 Distribution characteristics of tunnels traffic accidents

2.1.2 交通事故月份分布规律

将收集的交通事故数量按照月份进行分类统计，结果如图2所示。

由图2可知，京珠北高速公路隧道交通事故数量月份分布差异较大。隧道事故有3个高峰期，分别是1月、4月、5月、7月—9月，它们事故数量明显高于其他月份。分析其原因，事故数月份差异与外界气候环境密切相关。1月为当地冬季，气温较低，恶劣的气候条件影响驾驶；4月、5月为雨季，路面湿滑，常易发生追尾碰撞、擦、刮等事故；7月—9月是高温季节，驾驶员易驾驶疲劳。

图2 隧道交通事故月份分布特点

2.1.3 交通事故小时分布规律

交通事故的小时分布规律可以反映1 d中人们交通活动规律及外界自然环境对交通安全的综合影响[5]。人在不同时段的交通活动规律、人体生理机能、环境亮度及道路交通量分布是有显著差异的，但表现出一定的规律性[6-7]。为了更好地观察事故数量的小时分布规律，特将1 d的24 h以每间隔2 h的方法进行分段，分布规律如图3所示。

图3 隧道交通事故小时分布特点

由图3可知，1 d中不同时段的交通事故分布呈现较大的差异。00：00—02：00、08：00—10：00是2个事故高发期，14：00—16：00为另一个小高发期，且00：00—12：00事故率占整天事故数的65%，明显高于12：00—24：00的事故率。原因是：00：00—02：00这段时间驾驶员会出现注意力不集中，反应延迟的现象，易导致事故；08：00—10：00这段时间是早高峰，车流量大，交通拥堵；14：00—16：00出现事故小高发期，这段时间是1 d中温度最高的时间段，驾驶员在隧道驾驶容易产生光线眩晕，白天车流量大，但事故数和晚上差不多，说明夜间更容易出事故。主要是由于夜晚外界环境亮度低，驾驶员在多个隧道间进出行驶时环境变化大，其视觉无法准确判断隧道轮廓和空间位置，从而引发事故。

2.2 交通事故空间分布特征

2.2.1 交通事故与隧道长度的关系

为探究交通事故与隧道长度的关系，将收集到的350起交通事故按照隧道长度进行分类整理，结果如图4所示。从图4可以发现，事故数量与隧道长度大致成正比，但隧道长度与事故率并不是简单的线性相关关系，其具有这样的规律：当隧道长度在某一范围内时，随着隧道长度的增加，事故率呈现不断下降的趋势;当隧道长度超过某一界限时，事故率随着隧道长度急剧上升。

图4 隧道长度与事故率的关系

2.2.2 交通事故区段分布特征

在高速公路隧道的不同路段，驾驶员的操作特性和隧道的运行环境特性不同[8]。隧道内照明过渡段长度和人体对明暗环境的适应规律，驾驶员在隧道路段的驾驶行为是非对称的[9]。按行驶方向，以隧道出入口为基准点，分别为区段A(隧道入口过渡路基段)为隧道入口前方100 m；区段B(隧道入口段)为隧道入口内100 m；区段C为隧道中间路段；区段D(隧道出口段)为出口内100 m；区段E(隧道出口过渡段)为隧道出口外100 m。以此将隧道划分为5个区段[10]，具体划分形式如图5所示。

图5 隧道纵向区段划分

表2 不同长度隧道事故发生区段频数对比

根据收集隧道事故详细数据，统计得到5个区段的事故分布，统计结果如表2所示。隧道不同区段的事故率与隧道长度有着极大的相关性[11]，如图4所示。

1) 短隧道和中隧道中间段的事故率高于出入口的事故率，而入口和出口的事故率基本相当。短隧道入口过渡段和出口过渡段事故率也基本一致。这一现象可以解释为：对于中短隧道，由于隧道长度较短，驾驶员在出入口段的视觉差异不大，不会出现很明显的“黑洞效应[14]”和“白洞效应[15]”；而在隧道中间路段，因隧道较短，往往没有设置照明系统，易引起交通事故。由于短隧道在出入口过渡段的环境、光线差异性不大，因此事故率基本相同。

2) 长隧道出入口段的事故率高于中间区段。根据隧道长度细分，发现隧道长度接近2 000 m比隧道长度在1 000 m左右时，出口段的事故率明显上升。当隧道长度小于1 000 m时，驾驶员基本不需要适应明显的环境改变。长度接近2 000 m时，由于逃逸心理，驾驶人员易产生恐惧和压抑感，会不自然地提高速度来满足视野的连贯性，易因超速导致事故发生。

2.3 交通事故随隧道平纵断面分布特征

2.3.1 随坡度的分布特征

不同的隧道坡度对隧道路段交通事故的影响程度是不同的，如图6所示。通过绘制事故随隧道坡度变化的分布特征，可以发现：长陡下坡路段是隧道交通事故的主发路段，约占总事故比例的54%；隧道坡度在-2%左右浮动时，事故数猛增。对此主要有2方面的原因：1) 长陡斜坡路段重型货车和普通车辆速度差较大，容易发生追尾事故；2) 长陡斜坡路段在气候状况恶劣时，驾驶易受天气影响，如冬季雨雪季节，长陡湿滑路段不利于驾驶员掌控车辆。

图6 隧道事故随坡度的分布特点

2.3.2 随隧道平曲线半径分布特征

对京珠北高速路公隧道事故发生段的平曲线半径进行统计分析，结果如图7所示。由图7可发现：高速公路隧道交通事故主要发生在曲线路段，且平曲线半径越小，事故发生率越高，尤其在平曲线半径为1 000 m左右时事故率明显升高。其原因是曲线路段如果平曲线半径过小，使得曲线过急使得车辆视距受限，操作难度加大导致交通事故发生频率增加。为此，在进行隧道设计时一般应避免出现曲线路段，当曲线路段无法避免时，应注意控制平曲线半径，使得隧道曲线段平缓延伸。

2.4 交通事故原因特征

为了找出交通事故的主要原因，把交通事故按照事故原因进行分类统计，规律如图8所示。

造成隧道交通事故的主要原因可大致概括为人为因素和车辆因素：人为因素有操作不当、紧急避让、避让不及、刹车不当及追尾事故，车辆因素有车辆故障、车辆着火、刹车失灵及车辆爆胎等。

图7 隧道事故随平曲线半径的分布特征

图8 交通事故原因

人为因素[12]造成隧道路段交通事故共225起，占总共事故的64.57%。由于高速公路为全封闭式设计[13]，一般禁止非机动车辆和行人在路上行驶，所以其交通事故主要是驾驶人的操作不当造成。一般来说，驾驶员的不当行为有超速驾驶、疲劳驾车、错误操作、车距不够等方面。因此，针对这一特点，需加强对驾驶员的操作意识和驾驶习惯培养，同时要不断强化高速公路监控措施和完善驾照积分制度，从根源上降低隧道交通事故率。

2.5 交通事故车辆类型分布特征

通过对京珠高速公路粤境北段从2003年至2015年的350起隧道交通事故车型进行统计分析，得到事故车型分布如图9所示。隧道路段事故车型以大货车为主，所占比例为60%，其次为大客车，占比16%。研究显示，大货车是隧道交通事故中的主要车型，对隧道安全运营威胁很大。究其主要原因有：隧道中运行的大货车一般为重载货车，它与其他各类车辆的动力性能、车速、外形尺寸、爬坡能力、负载程度差别较大。在交通流的特征方面，重型货车在长斜坡路段会与普通车辆产生较大的速度差，引发事故的可能性增大。

2.6 交通事故天气分布特征

图9 隧道交通事故车型分布

外界天气对交通事故有很大的影响，为了方便研究事故与天气的关系，将交通事故按照天气情况进行分类，如表3所示。

表3 2003—2015年天气状况分布比例

从表3可知，京珠北高速公路路段的天气状况中阴天和雨天占很大比例，占全部天气状况的84%，而晴天分布天数则相对较少，为16%。计算不同天气状况下的相对事故率可以看出，绝大多数的隧道交通事故发生在晴天，相对事故率高达25%；而阴天和雨天的相对事故率则不足5%，由此可见，高速公路隧道受阴雨天气的影响较小。

3 预防及改进措施

针对交通事故主要发生特征，为预防交通事故强化措施、落实整改，保障公路安全畅通，保持交通安全的良好形势，提出如下改进措施：1) 改进驾驶员考核方法，建立日益完善的交通制度。2) 针对大货车这一主要事故车源，建议采用定期或不定期对大重型货车进行自动检测。对严重违章的驾驶员除进行教育和行政处罚之外，并对其超载货物实行卸载转运。3) 在长下坡路段事故多发点，重新铺设新型、先进的红色警示路面罩面，增加路面的摩擦系数。4) 在隧道设计中，尽量避免小半径曲线，对于地形起伏大的隧道路段，应注意路段间的过渡段设计，避免重型货车在过渡段出现较大的速度差。5) 加大高速信息牌更新力度，及时更新天气情况，减少驾驶员操作失误。

4 结束语

通过对京珠高速公路7座隧道中从2003—2015年发生的350起交通事故综合分析，得出以下认识：

1) 从2003—2015年，隧道交通事故逐年显著递减，1年中1月、4月、5月和7月—9月和1 d中08：00—10：00是事故多发期和多发段。

2) 隧道长度与事故数量关系不显著，但隧道不同区段的事故率与隧道长度相关性显著。

3) 分析隧道事故主因是人为造成，其次是车辆，且以大货车为主，其次为大客车。

4) 分析高速公路隧道事故受天气的影响很小，发生事故的天气分布情况与全年天气分布情况无明显的正相关关系。

以上隧道交通事故认识虽然是基于京珠北高速公路7座隧道统计分析得出的，在某些事故特征方面可能有局限性，但其依旧可有效指导当地隧道管理机构针对性地采取隧道安全预防措施，为隧道执法机关提供事故分布规律，指导其建立完善的执法体系。同时，对于隧道交通事故的上述研究也能够为隧道设计人员在隧道长度、隧道平曲线和坡度设计方面提供宝贵的启示。