三都嶺隧道交通流狀態及其理論分析

（浙江省交通規劃設計研究院有限公司，浙江 杭州 310006）

隨著浙南沿海地區經濟的快速發展，原有的高速公路系統已經無法滿足交通需求，其中甬臺溫高速公路市區三都嶺隧道段尤為嚴重，成為交通事故的高發地，被戲稱為“傷都嶺”。根據溫州高速公路交警統計的最新數據，2015年沈海高速公路（G15）溫州塘下至瑞安段交通事故最多，其中大部分發生在三都嶺隧道，且在2015年后呈逐年高發態勢。本文通過分析三都嶺隧道段交通量狀態，探討其與交通流量、服務水平、擁堵狀況的內在聯系，并對事故狀況、存在問題及交通措施進行理論分析。

一、工程背景

三都嶺隧道地處瑞安市，是連接溫州市區與瑞安、平陽、蒼南等多個縣市的交通咽喉。隧道全長1735m，采用雙向四車道，設計速度120km/h，中央分隔帶寬度3m，整體式路基寬度28m。鑒于交通量較大，溫州南互通至三都嶺隧道段硬路肩改造為第三車道、改擴建部分互通進出口。目前三都嶺隧道路段日均交通量95403pcu/d，早已處于超飽和運營狀態，日均擁堵時間為3.5小時，日均事故15起，擁堵已經變得常態化。

二、交通流量分析

根據交通量調查，G15溫州南至平陽段高速公路折算后標準交通流量如表1所示。

根據《公路路線設計規范》（JTG D20-2017）3.3計算單向設計小時交通流量：

表1 G15瑞安段歷年交通量（pcu/d）

表2 G15瑞安段單車道交通流量（pcu/h）

表3 G15瑞安段單車道V/C

表4 G15瑞安段單車道服務水平

式中：DDHV表示定向設計小時交通量(veh/h)；AADT表示預測年度的年平均日交通量(veh/d)；D表示方向不均勻系數(%)，宜取0.5～0.6，亦可根據當地交通量觀測資料確定；K表示設計小時交通量系數(%)。

圖1 高速公路的速度——流量散點圖

圖2 高速公路的密度——流量散點圖

圖3 理想條件下車速-交通量關系圖

圖4 排隊積累與消散圖

由上述表格測算可知，三都嶺隧道前溫州南至塘下段、瑞安至飛云段，在正常無事故情況下，可維持在規范三級服務水平。塘下至瑞安段受三都嶺隧道限制，無法改造，僅能提供雙向四車道，因此服務水平下降至四級上限至五級。

三、存在問題及交通措施分析

（一）隧道內外速差過大，容易造成追尾事故，需要嚴格控制行車間距

根據交通運輸部公路院在北京、廣東、四川、河北、河南、遼寧和新疆等省份高速公路52個觀測路段的調查數據，按15分鐘的小時流率作為一個數據樣本，建立了基于速度和流量等實測交通流數據的統計分析模型，在此基礎上確定并驗證了每小時2200輛的高速公路單車道基本通行能力值如圖1所示，以及基于密度的服務水平分級指標如圖2所示。

通過大量實測數據，參考中國公路學會《交通工程手冊》，理想條件下車速-交通量關系如圖3所示。隧道前后路基段設計速度為120km，由于利用硬路肩改為單向三車道，理論速度可維持在88km/h附近；隧道段設計速度為100km/h，維持單向兩車道，理論速度降至48km/h左右，實際受隧道凈距、貨運比例較大影響，實際運營速度約為40km/h～50km/h。

由于速差過大，速度變化劇烈，導致追尾事故頻發。為減少追尾事故的發生，控制行車間距尤為必要。溫州高速交警在省內首創安全車距取證系統，該系統將在車輛正常行駛的情況下，對途經前后車距＜50m的（未按規定保持安全車距）的車輛取證抓拍，投用后追尾事故大大降低。

（二）路段較長，車速低，事故頻發

根據規范要求，高速公路服務水平應維持三級以上，G15沈海高速公路三都嶺隧道段作為一條重要的高速交通樞紐要道，目前道路處于飽和運行狀態。受制于整個區域高速公路改擴建的計劃安排，三都嶺隧道近期無法實施擴建，因此僅能通過臨時交通組織維持通行。而飽和狀態交通流最常見的事故除了追尾主要就是隨意變道導致的刮碰，而事故的發生往往導致交通中斷。

根據相關觀測結果表明：一非中斷性交通流能躲開停滯車隊而脫離出來的交通量與基本通行能力相比，減少幅度約25%。以三都嶺隧道2019年數據計算，單向車流量為4394pcu/h，中斷時間持續15min，隧洞前后三車道段消散時間如下。

1.在高峰小時第一個15min，因有一車道阻塞，其他兩車道通行能力降至2200×（1-25%）=1650pcu/h/ln。因此，單向到達車輛為4394/4=1098pcu/h,通過交通量為2×1650/4=825pcu，形成1098-825=273pcu的停滯車隊。

2.高峰小時末，共到達4394pcu，但因有停滯車隊，故每個車道通行能力仍為1650pcu/h/ln。所以后45min可通行車輛為1650×3×3/4=3712。因此，此高峰小時共通過273+3712=3985pcu，形成4394-3985=409pcu排隊車隊。

3.第二小時，共有4394+409=4794，因有停滯車隊，未消散前，每個車道通行能力仍為1650pcu/h/ln。設定消散時間為x，則409+4394x=1650×3x，計算得x=0.736h,故在交通中斷1小時44分鐘后可恢復正常運行。

由此可知，隧道外路基段每次事故消散時間長達1.736h，而隧道內事故則僅能通過封閉高速出入口，禁止地方車輛進入高速公路的措施實現車輛的自然消散。

因此，2017年，高速公路運營部門調整原有的路基三車道與隧道兩個車道過渡段，由原來的隧道入口調整至300m處，并適當縮短漸變段長度。同時，溫州高速公路交警升級三都嶺路段原有的監控抓拍系統，正式對隧道內及隧道出入口位置隨意變更車道的車輛進行自動拍照取證。經過9個多月的抓拍處罰，交通事故量明顯下降。據高速公路交警數據統計，抓拍系統啟用前三都嶺隧道事故日均9.4起。啟用后，5月至12月，三都嶺隧道日事故均下降至4.6起，下降幅度達到了一半。尤其是臺州方向的三都嶺隧道內，啟用前日均為4.6起啟用后，日均只有0.95起，大大改善了交通運營水平。