隧道進(jìn)口安全保障措施有效性評價

張鑫

(寧夏交投高速公路管理有限公司，寧夏銀川 750005)

0 引言

截至2020年底，我國公路隧道已建成21316 處、2199.93 萬延米，然而我國高速公路隧道路段交通事故數(shù)卻一直居高不下；尤其是在隧道進(jìn)出口段，不但交通事故的發(fā)生率高，而且每次發(fā)生的交通事故的嚴(yán)重性也比一般的高速公路路段更甚。本文選取了三個隧道安全評價指標(biāo)，分別是平面線形指標(biāo)、縱面線形指標(biāo)和照明指標(biāo)，通過對隧道安全評價指標(biāo)的量化，在量化的基礎(chǔ)上分析安全指標(biāo)，提出了關(guān)于提高隧道進(jìn)口安全性的相關(guān)建議。隧道進(jìn)出口過渡段的設(shè)計對隧道的運(yùn)行安全具有重要影響，也對我國公路隧道的研究和發(fā)展具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會意義。

1 安全評價指標(biāo)的選取與量化

根據(jù)評價體系的原則，隧道進(jìn)口安全保障措施評價體系的構(gòu)建，可以從評價指標(biāo)選取、評價方法選擇、評價指標(biāo)量化三方面出發(fā)，完成隧道進(jìn)口安全保障措施有效性評價。

1.1 評價指標(biāo)的選取

道路設(shè)施的評價指標(biāo)很多，針對本文研究內(nèi)容而言，選擇隧道進(jìn)口道路平面線形指標(biāo)、縱面線形指標(biāo)、隧道進(jìn)口照明指標(biāo)為主要指標(biāo)。

1.2 評價方法的選擇

就目前而言，評價方法的種類極其多樣，比如層次分析法、模糊綜合評價法、秩和比法（RSR）、灰色綜合評價法等，每種評價方法各有其優(yōu)劣。結(jié)合本文研究內(nèi)容，本文主要選擇模糊綜合評價法。模糊綜合評價法大致過程如下所示：

確定評價對象影響因素；

確定評價等級集合；

確定評價因素權(quán)向量；

合成模糊綜合評價結(jié)果向量；

對結(jié)果進(jìn)行綜合分析。

1.3 評價指標(biāo)的量化

根據(jù)選取的評價指標(biāo)選擇合適的函數(shù)進(jìn)行指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理。

1.3.1 平面線形指標(biāo)

隧道進(jìn)口段很多都采用曲線，但平面線形的平曲線半徑不能過小。根據(jù)相關(guān)資料，隧道進(jìn)口段道路最小平曲線半徑要盡量與隧道內(nèi)保持一致，車輛在曲線上的行駛特性[1]，可用下面公式計算得出結(jié)果：

式（1）中：R為曲線半徑；V為設(shè)計速度；φh路面與輪胎的摩阻系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)取0.05～0.06）；Ih為超高橫坡度（規(guī)定取2%～4%）。

受多種因素影響，車輛在隧道進(jìn)口段的速度分布域極廣，本文設(shè)計部分速度作為參考可以得到表1（數(shù)據(jù)取整）。

表1 隧道進(jìn)口段曲線一般最小半徑

1.3.2 縱面線形指標(biāo)

變坡點(diǎn)是縱面線形的一個重要因素，它是縱斷面上兩個相鄰坡度的交點(diǎn)，變坡點(diǎn)的設(shè)置對駕駛?cè)说男熊囈暰嘤绊懞艽螅兤曼c(diǎn)設(shè)置得不合理會導(dǎo)致駕駛?cè)嗽诮?jīng)歷隧道內(nèi)外不同的行車環(huán)境時出現(xiàn)行車視距過小。因此，本文用洞外變坡點(diǎn)與隧道進(jìn)口洞口的距離作為縱面線形的指標(biāo)[2]。

圖1 中，A 為洞外變坡點(diǎn)，C 為洞內(nèi)變坡點(diǎn)。隧道規(guī)定：保證距洞口5s 設(shè)計速度長度范圍與隧道內(nèi)縱坡度保持一致，還有“3s 設(shè)計速度線形一致原則”和公路坡長規(guī)定，本文設(shè)計部分速度作為參考可得下表2（數(shù)據(jù)取整）。

表2 隧道進(jìn)口變坡點(diǎn)與洞口距離

1.3.3 隧道進(jìn)口照明指標(biāo)

隧道照明對隧道安全的作用是非常重要的。在隧道進(jìn)口段，駕駛?cè)耸堋昂诙葱?yīng)”的影響很大[3]，而在隧道進(jìn)口段設(shè)置照明設(shè)施可以有效地減少暗適應(yīng)時間，保障隧道進(jìn)口行車安全。

通過參考隧道照度對駕駛?cè)说挠绊懀Y(jié)合駕駛?cè)艘曈X暗適應(yīng)過程的變化規(guī)律[4]，可以將隧道分成不同的幾個部分，針對每個不同的部分提供不同的照明設(shè)置。由于本文研究分析方向原因，所以只針對隧道進(jìn)口段進(jìn)行分析計算。將行車位移、照度、駕駛?cè)送酌娣e變化速度作為初始因子。

（1）采用極值法對初始因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理

式（2）中:Xi為標(biāo)準(zhǔn)化后的變量值;X 為標(biāo)準(zhǔn)化前的變量值；Xmax為標(biāo)準(zhǔn)化前的最大值；Xmin為標(biāo)準(zhǔn)化前的最小值。

（2）用歐式公式計算每部分之間距離：

式（3）中：Rab為ab 兩點(diǎn)之間的距離；Xa,Xb為行車位移；ωa,ωb為瞳孔面積變化速度；La,Lb為無照明條件下的照度值。

式（3）將隧道進(jìn)口段劃分為了不同區(qū)段，但在本文研究背景下只考慮隧道進(jìn)口段。

（3）隧道進(jìn)口段照明條件

式（4）中：F為駕駛?cè)松硇睦碜钚∝?fù)荷度；α、β、δ、γ為參數(shù)，由隧道進(jìn)口段的外界環(huán)境和駕駛?cè)松硇睦硖匦詻Q定；L為亮度；V為行車速度；?為亮度系數(shù)。

在隧道進(jìn)口段，照明亮度有最低要求，在駕駛?cè)笋傔M(jìn)隧道洞口的過程中，照明亮度是隨著車輛行進(jìn)方向逐漸降低。

2 隧道進(jìn)口道路設(shè)施指標(biāo)分析

在隧道進(jìn)口道路設(shè)施指標(biāo)中，根據(jù)量化分析平面線形指標(biāo)、縱面線形指標(biāo)和照明指標(biāo)。

2.1 平面線形指標(biāo)分析

隧道進(jìn)口段的平曲線要用大半徑的曲線，而且平曲線的要素點(diǎn)與隧道洞口要保持一定的距離，可以采用直線或者同一半徑的平曲線，這樣才能保證隧道進(jìn)口段的道路線形有這良好的誘導(dǎo)效果，也能實(shí)現(xiàn)光線的過渡，據(jù)相關(guān)研究表明，隧道進(jìn)口段曲線段路線的轉(zhuǎn)角一般設(shè)置為大于7o。

2.2 縱面線形指標(biāo)分析

在隧道進(jìn)口段，變坡點(diǎn)的設(shè)置極為重要，在上文的指標(biāo)量化中，對隧道進(jìn)口變坡點(diǎn)與洞口距離進(jìn)行了分析，變坡點(diǎn)與洞口合適距離的設(shè)置能讓駕駛?cè)嗽隈偨纯诘倪^程中擁有良好的行車視距，能有效保障行車安全。在設(shè)置變坡點(diǎn)時，除了參照設(shè)計規(guī)范，還應(yīng)對隧道的整體情況進(jìn)行綜合分析[5]，如果車輛在隧道進(jìn)口段能以理想速度（隧道限速值）勻速行駛，能讓不同車輛的速度差值較小，不同車輛之間互不干擾，這樣的縱坡被稱為隧道進(jìn)出口段理想縱坡。

2.3 隧道進(jìn)口照明指標(biāo)分析

在隧道照明設(shè)計中，在隧道進(jìn)口段需要在隧道接近段內(nèi)，在保證達(dá)到一定照明亮度以便駕駛?cè)四芮宄乜吹郊磳Ⅰ側(cè)氲乃淼揽诘幕韭窙r的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量逐步降低環(huán)境照明亮度，以縮小洞內(nèi)外的照明亮度差，降低“黑洞效應(yīng)”的影響。降低“黑洞效應(yīng)”可以在隧道進(jìn)口前設(shè)置減光措施，比如綠化景觀、遮陽板等。

3 結(jié)語

本文通過對隧道進(jìn)口安全評價指標(biāo)的評價與分析的研究，可以得到以下結(jié)論:隧道進(jìn)口段的平曲線要用大半徑的曲線，而且平曲線的要素點(diǎn)與隧道洞口要保持一定的距離。變坡點(diǎn)與洞口合適距離的設(shè)置能讓駕駛?cè)嗽隈傔M(jìn)洞口的過程中擁有良好的行車視距，能有效保障行車安全。在隧道進(jìn)口段，照明亮度有最低要求，在駕駛?cè)笋傔M(jìn)隧道洞口的過程中，照明亮度隨著車輛行進(jìn)方向逐漸減少。