高速公路隧道交通安全设施优化设计研究

白玉凤

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

引言

山西省山区高速公路较多，隧道作为一种构造物，能够克服山区地形限制，改善道路线形，缩短行驶距离与时间，但由于其半封闭，隧道出入口的行车环境及照度过渡剧烈，内部空间昏暗单调，使得隧道交通事故频发[1]。2014 年2 月，沪昆高速公路剑河县境内一辆越野汽车连续碰撞隧道入口附近的警示桩和挡墙，造成7 人死亡；2014 年3 月，山西省晋济高速公路岩后隧道内两辆铰接列车追尾相撞，造成40 人死亡、12 人受伤和多辆车烧毁[2]。2017 年8 月10 日，陕西安康县境内京昆高速公路秦岭1 号隧道一辆大客车碰撞隧道洞壁，造成36 人死亡13 人重伤。隧道内一旦发生交通事故，后果非常严重。国内学者对公路交通事故的统计发现，隧道路段事故比例显著高于正常路段，且重、特大交通事故所占比例较高，事故发生后通常还会引发二次事故[2]。赖金星等研究发现，隧道出入口为交通事故黑点，其事故数占隧道路段事故总数约58%，主要事故形态为撞击侧墙、追尾。

为降低隧道路段事故率，保障隧道交通安全，交通运输部于2019 年1 月开始组织实施为期2 a 的公路隧道提质升级行动[1]。交通安全设施作为提质升级行动的重要内容，主要包括标志、标线、护栏、视线诱导等内容。结合隧道体质升级实施成果，提出交通安全设施的优化设计方案，有效消除安全隐患，保障出行安全。

1 隧道段行车特征分析

1.1 横断面不同宽，侧向宽度不一

由于隧道内外横断面不同，隧道内无硬路肩，隧道与洞口接线的横断面存在突变。横向宽度变窄，侧向余宽变小，存在行车压抑感，若车辆减速不及时，撞到洞口端墙及隧道侧壁。

1.2 黑洞-白洞效应

白天驾驶员从隧道外往隧道内行驶时，会看到“黑洞现象”；同样，当驾驶员驶出隧道时，出口看上去是个亮洞，即“白洞现象”。隧道出入口明适应和暗适应的频繁交替将会使驾驶员的视觉参照系遭到破坏，易导致驾驶员判断失误，引发车辆追尾、碰壁等交通事故[2]。

1.3 路面抗滑性降低

由于山区高速公路冬季有积雪，高速公路路面结冰、湿滑或覆雪，路面的抗滑系数明显降低，另外下雨的雨水可能被驶入隧道的车辆带入，造成隧道入口处路面湿滑。隧道内的通风及照明都较差，水分不宜蒸发，路面抗滑性降低，易发生交通事故。

2 隧道段交通安全设施现状

2.1 主动引导设施的问题

主动引导设施是指通过提前提醒，能有效避免发生交通事故的各种设施，主要有标志、标线、诱导设施等。（1）隧道入口过渡段硬路肩无导流线。（2）出入隧道禁止跨越同向车行道分界线磨损严重或长度不够，见图1。（3）隧道洞口立面标记未全洞门，部分隧道洞门立面标记磨损严重，隧道洞口轮廓不醒目，见图2。（4）无隧道紧急停车带位置提示标志、紧急停车带立面标记等。（5）部分隧道洞内轮廓标设置间距较大。且隧道内轮廓标污损严重，部分缺失。

图1 标线磨损严重

图2 洞门立面标记未全洞门

2.2 被动防护设施的问题

被动防护设施指一旦发生交通事故，能有效降低事故严重程度的防护设施，主要有护栏、防撞垫等。（1）隧道入口无护栏过渡处理，无过渡翼墙。部分护栏渐变率不满足规范的斜率要求。（2）出口护栏过渡不妥，波形梁护栏未与隧道侧壁过渡，存在安全隐患。（3）转向车道处缺少护栏防护，或者采用波形梁护栏将转向车道封闭，不利于应急状态下发挥转向车道的功能[3]。

3 隧道交通安全设施优化设计

3.1 限速设施

超速行驶和频繁变道往往是隧道段交通事故的主要安全隐患。因此,设置必要的标志标线禁止驾驶员超速和随意便道行驶。结合规范要求，在长度大于500 m 的隧道入口前设置隧道信息标志，提醒驾驶员前方隧道，谨慎驾驶，前100～200 m 处设置隧道禁止超车标志和限速标志。前150 m 至隧道出口后100 m 范围内车行道分界线标划白色实线。入口外设置横向减速振动标线，前30 m 至隧道内20 m范围内设置彩色防滑标。隧道内车道边缘线采用热熔突起型振动标线，既通过视觉冲击提醒驾驶者安全驾驶，又通过路面轮胎噪声的变化，利用听觉传达给驾驶者道路所处位置的变化。

为提高隧道内行驶条件，隧道内标线可采用双组份高亮标线。为保证标线在全寿命周期内使用效果，在正常使用年限内，白色标线逆反射亮度系数不低于80 mcd·m-2·lx-1，黄色标线逆反射亮度系数不低于50 mcd·m-2·lx-1。

另外，可在隧道内安装爆闪灯和速度反馈标志，采用雷达预警监测系统，通过雷达波对即将进入隧道的车辆进行测速，通过显示屏实时显示车辆行驶速度和超速车辆车牌号，如果车辆超速，速度字样由绿色变为红色，语音系统播报超速车辆的行驶速度，并响起警报提醒驾驶人降低车速。速度反馈标志能够实时提示驾驶人减速慢行，有效控制行驶速度，大幅度减少交通事故率[4]。隧道出入口限速设施见图3。

图3 隧道出入口段限速设施布置

3.2 视线诱导设施

由于隧道内光线昏暗且处于半封闭状态，因此，有必要提供良好的视线诱导设施，使车辆有序、快速通过隧道。鉴于路基标准段和隧道段横向宽度不一，隧道检修道和隧道洞门为主要障碍物，为引导车辆，在隧道洞门设计全洞门立面标记（Ⅴ类反光膜），警示车辆。隧道入口前50 m 范围内右侧硬路肩标划白色导流标线导流线，可以有效提醒驾驶员前方路基变窄。考虑到紧急情况下可能双向行车，隧道内突起路标采用双面反光型，在驶入隧道前200 m 至隧道出口后100 m 范围内车道分界线和车道边缘线上连续对称布设，以清晰显示车行道轮廓，减少车辆跨车道相撞事故，同时有效减少侧滑和撞墙事故。

在隧道侧壁和检修道上面，分别布设两排轮廓标，同时在隧道检修道侧面设置LED 轮廓标，显示隧道轮廓和检修道轮廓。LED 轮廓标是一种清晰、醒目的主动发光视线诱导设施，主要是为驾驶人提供主动式安全行驶诱导，提升车辆安全行驶环境，并改善隧道内照明光度状况。

长、特长隧道每隔500 m 左右设置一道隧道轮廓带，在隧道进出口段及曲线段适当加密，反光环采用铝合金板黏贴Ⅴ类反光膜固定在隧道壁上，以起到隧道内反光、标示隧道轮廓的作用。清晰地看到隧道内边界轮廓，对行车诱导、警示效果有明显改善。在一定条件下还可配合隧道照明设施，降低隧道照明用电量，具有很好的经济、环境和社会价值[4]。

3.3 被动防护设施

护栏作为一种有效的被动防护设施，一旦发生交通事故，可降低事故严重程度，分别从路基与隧道的过渡、桥梁与隧道的过渡、隧道与隧道的过渡三个方面进行分析。

3.3.1 护栏过渡段长度计算

隧道检修道和隧道洞门为主要障碍物，为引导车辆，隧道出入口处护栏应进行过渡段设计。由于混凝土作为刚性护栏，防撞能力较强，因此，入口处宜通过混凝土护栏或混凝土翼墙与波形梁护栏结合进行过渡，渐变率参照表1 执行，混凝土护栏和翼墙在洞口处与检修道立面平齐，在洞口前适当渐变高度，在隧道洞口不得低于检修道高度[5]。

表1 隧道出入口护栏过渡段渐变率

3.3.2 路基接隧道

当路基与隧道相接时，采用6 m 混凝土翼墙与路基段波形梁护栏加强过渡，外展斜率根据表1确定，见图4。以设计速度80 km/h 为例，渐变率为1 ∶11，需要27.5 m 渐变段，即在隧道前27.5 m 处，路基波形梁护栏开始渐变，直至隧道口渐变至与隧道检修道立面齐平。

图4 路基与隧道相接段护栏过渡设计/mm

3.3.3 桥梁接隧道

当桥梁或路基挡墙与隧道洞口相接时，由于桥梁或路基挡墙段采用的是混凝土护栏，需要混凝土护栏提前渐变，渐变率参考表1 执行。以设计速度80 km/h 为例，渐变率为1 ∶14，需要35 m 渐变段，即在隧道前35 m 处，混凝土护栏开始渐变，直至隧道口渐变至与隧道检修道立面齐平，见图5。对于已经运营的高速公路，可采用防撞垫与柔性警示柱相结合的方式进行过渡,见图6。

图5 新建高速公路桥梁与隧道相接段护栏过渡设计/mm

图6 已运营高速公路桥梁与隧道相接段护栏过渡

3.3.4 隧道接隧道

当隧道间距小于50 m 时，可认为是隧道群，从前一个隧道出口至后一个隧道入口直接采用混凝土护栏连接，隧道口渐变至与隧道检修道立面齐平。

4 结语

在对高速公路隧道段行车特征分析的基础上，提出了隧道段主动防护设施设计方案，包括限速类标志、标线和视线诱导设施等，以及提出了被动类防护设施设计方案，有效警示行驶车辆和减轻严重事故发生，为山区高速公路隧道段安全设施设计改造和设计提供参考依据。