高速公路隧道行車安全若干問題探討

葉 飛，高 翔，秦鮮卓，秦 楠

長安大學 公路學院，陜西 西安 710064

背景

高速公路隧道行車安全若干問題探討

葉 飛，高 翔，秦鮮卓，秦 楠

長安大學 公路學院，陜西 西安 710064

隨著我國經濟與技術的快速發展，高速公路隧道建設取得了巨大的成就，帶來了良好的社會、經濟效益。但是，頻繁的交通事故也引起了人們對公路隧道行車安全的擔憂。近年來國內外發生多起重特大隧道交通事故，令人觸目驚心。

2012年3月13 日，一輛比利時牌照客車在瑞士南部瓦萊州謝爾附近9號高速公路的一處隧道失控撞上緊急停車帶的水泥墻，導致28人死亡，其中包括22名兒童。2014年3月1日，晉濟高速巖后隧道內2輛甲醇車追尾，致使甲醇泄漏起火燃燒，波及隧道內42輛車及煤炭等貨物，事故共造成31人死亡，9人失蹤。2017年8月10日，西漢高速秦嶺1號隧道發生客車正面碰撞隧道洞門墻事故，車輛嚴重變形，致36人死亡，13人受傷。

一樁樁慘重的交通事故，無不在警醒隧道建設各方與管理單位：隧道交通安全問題始終是重中之重。

高速公路隧道交通事故資料顯示，隧道內事故形態主要包括碰撞事故、刮擦事故、翻車事故和失火事故。碰撞事故主要發生于機動車之間或機動車與隧道結構物之間，包括正面碰撞、側面碰撞、追尾碰撞，如圖1、2所示。交通事故有時表現為單一形態，有時表現為兩種以上并存形態，對兩種以上形態的事故，一般采用時間順序加以認定主次。對事故形態的認定，有利于抓住其共性問題，進而提出有效的措施。

據統計，隧道進、出口段是事故高發路段，進口路段洞內事故多于洞外事故，出口路段洞外事故多于洞內事故，且隧道長度與交通事故存在一定關系。隧道內追尾事故及單車碰撞隧道壁和側翻事故占比80%以上，其主要原因在于隧道內行車速度快、洞內環境差及躲避空間有限；火災事故在隧道交通事故中所占比例雖不高，但由于高速公路隧道本身的特點，難以組織有效救援，所造的損失同其他形態交通事故相比大得多，如圖3所示。

圖1 追尾碰撞

圖2 正面碰撞

圖3 失火事故

1 影響高速公路隧道行車安全的若干因素

隧道交通事故是在特定的交通環境中，由于人、車、環境諸因素配合失調而發生的，因此，分析交通事故的成因時最主要就是分析人、車、環境因素對交通事故形成的影響。

1.1 環境因素

1.1.1 線形條件

公路隧道的線形條件包括平面線形和縱斷面線形，隧道平面線形應盡量選擇直線，避免設置平曲線。由于車輛在平曲線上行駛時，司機的視距不足，導致平曲線路段的事故發生率較高。根據事故統計資料，高速公路發生在平曲線上的交通事故率是直線上的1.5~4倍，且損失更為嚴重。英國學者格蘭威爾通過試驗研究道路平曲線的曲率與道路交通事故率的關系，結果如表1所示。

縱斷面線形主要控制路線的坡度及坡長，坡度過大，在重力和慣性的作用下，車輛會以較大的加速度行駛，車速快速增加，駕駛員需不斷制動，道路坡度越大，制動就越頻繁造制動效能越低，事故率則越高；而上坡時，必然導致車速降低，特別是單位質量功率低的大型車，其行駛速度降低過多，車速與小汽車的速度差較大，極易出現超車現象和追尾事故。坡長對交通安全的影響依賴于坡度，主要起放大或減小作用。

1.1.2 交通安全設施缺陷

標志標線的作用在于加強駕駛人在公路隧道內安全行車的意識、引導和指示駕駛行為、規范交通秩序、減少交通事故。目前我國高速公路隧道交通安全設施的設置存在較大的不足，其現有功能遠滯后于交通發展速度，標志標線部分缺失，可視性能差，反光效果不明顯，可變信息牌設置數量少，管理模式落后，在一定程度上不能滿足高速公路隧道安全行車的需要，對隧道交通安全極為不利，如圖4、5所示。

隧道入口處護欄主要作為路基段或橋梁段向隧道內壁位置過渡的一種防護結構，主要用于絆阻車輛，使車輛回復到正常行駛方向，防止車輛失控撞向隧道壁，達到保護駕乘人員生命安全的目的。當前部分高速公路隧道入口處無過渡護欄，車輛一旦失控將直接撞向隧道洞門，如圖6所示；部分隧道護欄設置不合理，當車輛失控碰撞護欄后，由于護欄尤其是波形梁護欄橫向變形較大，車輛將產生過大的橫向位移和側傾，造成正面碰撞隧道壁或絆阻在檢修道上，導致車輛翻車和損毀，如圖7所示。

表1 曲率與交通事故率的關系

圖4 道路標線失效

圖5 無隧道輪廓標

圖6 未設置過渡護欄

1.1.3 路面條件

圖7 過渡護欄設置不合理

隧道路面因素的影響主要表現為路面附著系數的變化。隧道內路面處于一個相對封閉的環境，受外界因素影響較小，車輛排放的廢氣及其引入的塵埃及污染物逐漸沉積在路面上，由于長期得不到沖洗，覆蓋路面的微觀粗糙結構，造成路面附著系數降低，易產生“泥滑”、“潤滑”現象。隧道內路面雖不直接受大氣降水的影響，但隧道內來源于圍巖和車輛帶入的水源仍較豐富，且不易消除，行車時易出現“水滑”現象，當車輛發生滑水時，剎車能力急劇下降，操作不當便會發生事故，如圖8所示。

高速公路隧道多采用水泥混凝土路面，采用刻槽構造提高路面的抗滑性能，但該構造在行車荷載及隧道內環境因素的作用下，極易被磨蝕，尤其當刻槽深度過淺或路面砂漿強度過低時，混凝土路面抗滑性能衰減極快，嚴重影響通行安全，如圖9所示。除此之外，由于高速公路道路路面和隧道路面一般采用不同的材料，二者抗滑性能存在較大差異，尤其在氣候變化時，隧道出入口路面附著系數將產生較大變化，加之隧道洞口積水不易消退，若車速過快，容易引發車輛側滑、追尾等交通事故。

圖8 路面積水

圖9 刻槽構造過度磨損

1.1.4 照明與通風

公路隧道運營通風的目的主要在于：稀釋有害氣體（主要是CO）、稀釋煙霧、稀釋異味，保證隧道內衛生條件及行車安全，提高隧道內行車的舒適性。當隧道內通風設計不足或通風系統運行狀況不良時，洞內會聚集大量的煙霧，致使能見度降低，給行車帶來直接威脅，如圖10所示。

圖10 隧道通風條件惡化

車輛從進入隧道至駛出隧道，駕駛員會出現不同的視覺問題。在進出隧道時，駕駛員會經歷“暗適應”及“明適應”過程，在一段時間內看不清路況，極易發生交通事故；在隧道內行駛時，汽車尾氣形成的煙霧吸收和散射車燈及道路照明器發出的光線，會降低隧道內能見度，使駕駛員產生焦慮及壓迫感，降低駕駛員注意力。因此，為保證行車安全，必須給隧道內提供良好的視覺環境，隧道照明尤為重要。但目前隧道照明存在較大問題，部分照明設計未按規范執行，大量隧道由于電費開支問題，燈具開啟數量有限，隧道進出口段照明條件難以滿足明暗過渡的需要，在隧道基本段，隧道內部照度不均，行車中明暗變化形成頻閃，易造成駕駛員視覺上的疲勞和不適，致使駕駛員對車速和距離的判斷出現偏差，影響行車安全，如圖11、12所示。

1.2 人的因素

人作為道路交通的主體，在交通安全中占據主導地位。統計顯示，導致交通事故的主要因素是人為因素，人為因素包括駕駛人和管理者。

駕駛人在高速公路行車時安全意識低，隧道內保持車輛高速行駛，甚至疲勞駕駛，違章超車，極易在觀察、判斷和操作三個環節出現失誤；并且隧道內行駛所產生的不良反應也易導致操作失誤，誘發交通事故。

管理因素主要包括管理部門人員的疏忽大意、管理部門對高速公路行車的管理檢查以及管理部門制定的一些規定措施不當等。

圖11 隧道洞口照明條件不良

圖12 隧道洞內照明不良

1.3 車輛因素

車輛性能的好壞是影響道路交通安全的重要因素，除超載、日常檢修維護工作不到位等原因外，還與車輛性能有很大的關系，如操縱穩定性、制動性、輪胎的性能等。

2 交通事故預防對策

2.1 加強駕駛員的安全意識及車輛的日常維護

駕駛員應主動提高安全防范意識，加強對高速公路基礎設施和交通誘導標識的了解，避免由于操作不當或疲勞駕駛等引起交通事故；加強車輛的日常維護，確保車輛的技術狀況良好。

2.2 優化設計

（1）隧道線形應選擇良好的平縱線形組合，盡量減少連續下坡和小半徑彎道路段。當坡道、彎道不能完全避免時，在隧道前較長路段應設置視線良好的減速帶，并設置連續的減速及限速標志。

（2）保證隧道的通風照明設計滿足通行要求，推進高速公路隧道照明LED節能改造，開展太陽能光纖照明、光帶照明等新技術的應用。在隧道接近段可采取一定的減光措施，主要包括：設置減光構筑物、利用植被減光及控制洞外景物表面亮度，以此形成光過渡帶，降低亮度劇變對駕駛員造成的視覺沖擊，優化行車環境，保證行車安全，如圖13所示。

圖13 隧道遮光棚

（3）隧道內除通風與照明系統外，還應設置電視監控系統、消防系統、CO濃度和煙霧濃度檢測系統等，實時監測隧道運營狀況，保證隧道正常運行。

2.3 加強隧道內附屬設施及路面的維護管理

（1）加強管理隧道內通風、照明、消防等附屬設施，定期檢測，及時維修更換，確保其處于正常工作狀態。

（2）嚴格監控，切實發揮監控系統應有的作用，根據監測信息進行系統控制，發布控制命令，避免事故發生。

（3）隧道路面鋪筑選用摩阻系數較大的抗滑路面，養護管理人員在日常維護中應對隧道路面進行定期清掃，定期檢測隧道抗滑性能，保證隧道路面的摩阻系數保持在正常范圍；在隧道進出口處設置彩色防滑路面，不僅可防止車輛洞口側滑，又能起到警示作用，如圖14所示。

圖14 洞口防滑構造

2.4 嚴格限制并控制車速

（1）根據各隧道的具體情況制定車速限制，并用交通標志和路面交通標示將所限制的速度標示出來，但應保證限速有一個漸變的過程，同類交通標志連續提示，避免出現突然降低限速，造成駕駛員采用緊急剎車減速的情況。

（2）采用物理的方法，主要是采用特殊設計或設置障礙物，來強制車輛降低行駛速度。

2.5 優化完善高速公路隧道交通安全設施

（1）加大隧道交通安全設施資金的投入，增加交通安全設施的數量，豐富交通信息，增強交通標志標線的可視化，加強管理，及時修復。

（2）推廣主動發光技術的應用。主動發光亮度是反光亮度的10倍左右，穿透能力強，可安全有效地為駕駛員指導方向。主動發光的輪廓標志可以某種頻率閃爍，因人的視覺對變化更為敏感，故其警示作用較強，如圖15所示。

圖15 主動發光標志

（3）隧道洞口處設置過渡護欄，并應在車輛碰撞后使運行輪跡滿足導向駛出框要求，車輛行駛至隧道洞壁以及檢修道位置時可向前方順利導出并駛入隧道內，避免車輛碰撞接近隧道洞壁位置護欄時與隧道洞壁或檢修道產生絆阻，如圖16所示。開發應用新型過渡護欄，優化提高護欄的防撞性能、導向性能及緩沖性能，提升隧道交通安全防護水平，如圖17所示。

圖16 過渡段護欄設置

圖17 旋轉式防撞護欄

（4）隧道內合理設置安全防護設施。隧道緊急停車帶、車型橫通道等均存在直角或者棱角，車輛高速行駛時一旦失控，將直接撞擊隧道壁出現事故，因此應在此類部位處設置防撞設施，如圖18所示。

圖18 防撞設施

3 結語

高速公路隧道是一個復雜的運營系統，其運營安全直接關系高速公路能否有效發揮其快速、安全、舒適、高效的功能。人、車和環境作為影響高速公路隧道交通安全的基本要素，應從系統的角度出發綜合考慮三者的影響，減少隧道交通事故的發生?；谒淼涝O計、運營管理及道路使用者三個方面進行必要的安全設計，加強運營管理及監控，改善隧道運營狀況，強化駕駛員安全意識，保證多因素協調統一，以此改善高速公路隧道運營安全的現狀。