基于不同限速标准的特长隧道行车安全分析

周成

（重庆交通大学土木工程学院，重庆400000）

1 概述

我国公路隧道的建设里程增长迅速，在西部山区的高速路网中，特长隧道更是常见的结构物，由于特殊的行车环境以及洞内外条件的差异性，特长隧道出入口具有较高的事故风险，一旦发生交通安全事故将会造成巨大的人员伤亡和财产损失。因此，针对特长隧道的运营安全分析研究成为交通安全领域关注的热点。一部份学者应用交通安全研究理论和方法，从隧道线形、路面条件、安全设施布置等方面研究了影响山区高速公路隧道安全的因素,并提出了一系列运营安全风险评估体系[1-3]。同时通过隧道模拟仿真以及速度变化规律关系确定隧道限速标准也取得了不错的成果[4-8]。但限速标准实施后隧道运行速度与限制速度的相关性以及不同限速标准下隧道运行速度变化规律对隧道行车安全的研究较少。不同行驶状态的车辆是造成交通事故的直接原因，而车辆运行状态的差异表现为车速的不同。因此分析特长隧道内的车辆运行速度的变化过程以及不同限速下的速度变化规律，对研究隧道的行车安全具有重要的意义。

2 现场调查与数据收集

2.1 隧道设计资料收集

以我国西部山区某高速公路为依托，对该高速公路2 座特征隧道进行运行速度调查,隧道设计速度选用80km/h。隧道设计情况如表1 所示。

表1 隧道设计情况一览表

由表1 可知，①号特长隧道限速80km/h，②号特长隧道限速60km/h。

2.2 交通事故数据收集

限速的主要目的是为了提高隧道的运营安全性。由于2 座隧道采用了不同的限速方案，为分析隧道限速标准对车辆行驶速度和运营安全的影响，收集了隧道近3 年的交通事故数据，并确定了隧道路段的事故多发位置。近3 年事故资料统计表明，②号特长隧道事故数量占全部隧道事故的39.53%，且在隧道出入口、隧道中部位置形成了3 处事故多发路段。①号特长隧道无事故多发路段。

2.3 运行速度观测

为确定隧道路段车速的变化规律以及不同车型运行速度和限速标准的关系，通过高精度的手持式雷达测速枪现场对特长隧道入口段、中间段、出口段以及事故多发位置等特征断面的车速进行实测，从而得到隧道特征断面的车速分布规律，为分析特长隧道内的行车安全提供数据支撑。

2.4 数据样本量

足够的数据样本量是保证速度观测结果准确的前提。本研究断面车速的样本量由下式确定：

式中：n- 最小样本量；

k- 置信水平系数；

E- 车速观测值允许误差（km/h），本次允许误差取E=2.5km/h。

3 数据处理及分析

调查发现，在实际驾车过程中，个别车辆存在严重超速等极端情况，为消除异常值对数据结果产生影响，因此需要对车辆行驶速度的正态性进行检验。

3.1 运行速度分布特征分析

通过对研究隧道路段的行驶速度第85 百分位速度统计分析，各特征隧道运行速度V85 沿线分布情况如表2 所示。

表2 特长隧道运行速度分析表

由表2 可知，隧道入口运行速度均较高，同时限速60km/h 的②号隧道运行车速偏离限制速度较多。

3.2 不同限速标准的车速分析

运行速度统计表明，不同限速隧道的运行速度差异较大。因此，选取不同限速标准的隧道（右线），进行车速分布规律的对比分析。

3.2.1 隧道限制速度80km/h

①号隧道断面车速分布如图1 所示。

图1 ①号隧道各断面车速分布图

由图1 可知，从整体上来看，①号隧道各断面的测速基本满足正态分布规律。各断面中，观测频数最多的车速均处于车速分布中间位置，说明大部分车辆的行驶速度适中，而车速过大或者过小的车辆数都比较少。

（1）在隧道入口段，车辆运行速度V85 为86km/h。绝大部分的车辆行驶速度都在65～90km/h，占到了该断面车速的85%，其中出现频率最高的是75～80km/h，占到了该断面车速分析的30%，车辆行驶速度在80～95km/h 的频率占到了该断面车速分析的25%。由此可见，在隧道入口处的大部分车辆能将车速控制在标志速度80km/h 的范围内，但部分小车存在超速现象，在到达隧道口时未能将车速控制在安全车速80km/h 范围内。（2）在隧道内，车辆的整体车速都呈现出更为集中的趋势。车辆运行速度V85 为84km/h，最高车速未超过86km/h。其中出现频率最高的车速分布在70～80km/h 之间，占到了该断面车速的53%。从实测的车辆行驶速度可以分析得出，该断面的运行速度与隧道限制速度的一致性较好。（3）而在隧道出口段的车速分布规律可以看出，分布在70～75km/h 的车速区间的车辆最多，占到了该断面观察频率的33%。但车速在80km/h 及以上的车辆数明显低于隧道洞内段。其中大型车平均速度为65km/h，小型车平均速度为72km/h。由于隧道出口处存在明显的“明洞”效应，车辆在出隧道时，车速呈现下降趋势。

通过以上的分析可以看出，在隧道入口和出口，大型车车速控制较好，绝大部分车速均未超过70km/h，这也与货车司机的职业素养有关，而小型车存在部分超速行为；在隧道内，车辆整体车速与限制速度一致性较好，绝大部分车辆将车速控制在70～80km/h 范围内。车辆的运行速度基本与该隧道限制速度保持一致，符合性较好。

3.2.2 隧道标志速度60km/h

②号隧道断面车速分布如图2 所示。

图2 ②号隧道各断面车速分布图

由图2 可知，由于②号隧道标志速度为60km/h 的特殊性，该隧道各断面的测速不完全满足正态分布规律。其中在②号隧道内，断面车速的离散程度更大。

（1）在隧道入口段，车辆运行速度V85 为80km/h。绝大部分的车辆行驶速度都在50～80km/h，占到了该断面车速的76%，而行驶速度超过60km/h 的车辆，占到了该断面车速分析的60%。由此可见，②号隧道入口处的车辆存在比较严重的超速现象。（2）在隧道内，车辆的整体车速都呈现出更为分散的趋势。其中出现频率较高的车速分布在50～60km/h、80～86km/h 之间，分别占该断面车速的41%和25%。根据现场调查的情况，隧道内大货车遵章率较高，行驶速度较低，小型车、大客车行驶速度普遍高于限制速度，各种车型实际行驶速度的差值较大。（3）在隧道出口段，车辆运行速度V85为74km/h，远大于限制速度60km/h 的标准。分布在60～70km/h 的车速区间的车辆最多，占到了该断面观察频率的68%。超过隧道规定限速60km/h 的车辆数占到了观察总数的94%，存在严重的超速行为。究其原因，一是隧道标志速度限速值与驾驶员的期望速度有一定差距，导致行车速度较快；二是经过在隧道内的长时间行车后，在驾驶员到达洞口时，驾驶员压抑的情绪得到了充分的释放。出隧道后驾驶员的视野变得明朗，因此车速呈现出一定的上升趋势。

通过以上分析可以看出，②号隧道内大货车遵章率高，而小汽车和大客车超速突出，导致各车型行驶速度的差值较大，说明驾驶员对隧道限速80km/h 的认可度更高。

4 结论与建议

4.1 结论

通过两处不同限速值的特长隧道的车速分布的规律研究，主要结论如下：

（1）隧道入口车速普遍较高，存在一定的超速现象。大货车对限速标准的遵章率高于其他车型。（2）限速标准的差异表现出隧道内较大的车速离散性。（3）限速60km/h 的隧道出口段，驾驶员表现出快速逃离隧道的驾驶心理，车速存在明显的上升趋势。（4）运行速度一定程度上反映了隧道速度限速值的合理性，80km/h 的限速标准更符合驾驶员的行车预期。

4.2 建议

根据不同限速标准隧道的各断面车速分布规律，提出了隧道出入口是特长隧道行车的风险断面，该区段需采取均衡性较好的线形指标，同时隧道的限速标准应与驾驶员的行车预期保持一致，从而更好的保障特长隧道的行车安全。