高速公路隧道交通安全設施優化設計研究

白玉鳳

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

引言

山西省山區高速公路較多，隧道作為一種構造物，能夠克服山區地形限制，改善道路線形，縮短行駛距離與時間，但由于其半封閉，隧道出入口的行車環境及照度過渡劇烈，內部空間昏暗單調，使得隧道交通事故頻發[1]。2014 年2 月，滬昆高速公路劍河縣境內一輛越野汽車連續碰撞隧道入口附近的警示樁和擋墻，造成7 人死亡；2014 年3 月，山西省晉濟高速公路巖后隧道內兩輛鉸接列車追尾相撞，造成40 人死亡、12 人受傷和多輛車燒毀[2]。2017 年8 月10 日，陜西安康縣境內京昆高速公路秦嶺1 號隧道一輛大客車碰撞隧道洞壁，造成36 人死亡13 人重傷。隧道內一旦發生交通事故，后果非常嚴重。國內學者對公路交通事故的統計發現，隧道路段事故比例顯著高于正常路段，且重、特大交通事故所占比例較高，事故發生后通常還會引發二次事故[2]。賴金星等研究發現，隧道出入口為交通事故黑點，其事故數占隧道路段事故總數約58%，主要事故形態為撞擊側墻、追尾。

為降低隧道路段事故率，保障隧道交通安全，交通運輸部于2019 年1 月開始組織實施為期2 a 的公路隧道提質升級行動[1]。交通安全設施作為提質升級行動的重要內容，主要包括標志、標線、護欄、視線誘導等內容。結合隧道體質升級實施成果，提出交通安全設施的優化設計方案，有效消除安全隱患，保障出行安全。

1 隧道段行車特征分析

1.1 橫斷面不同寬，側向寬度不一

由于隧道內外橫斷面不同，隧道內無硬路肩，隧道與洞口接線的橫斷面存在突變。橫向寬度變窄，側向余寬變小，存在行車壓抑感，若車輛減速不及時，撞到洞口端墻及隧道側壁。

1.2 黑洞-白洞效應

白天駕駛員從隧道外往隧道內行駛時，會看到“黑洞現象”；同樣，當駕駛員駛出隧道時，出口看上去是個亮洞，即“白洞現象”。隧道出入口明適應和暗適應的頻繁交替將會使駕駛員的視覺參照系遭到破壞，易導致駕駛員判斷失誤，引發車輛追尾、碰壁等交通事故[2]。

1.3 路面抗滑性降低

由于山區高速公路冬季有積雪，高速公路路面結冰、濕滑或覆雪，路面的抗滑系數明顯降低，另外下雨的雨水可能被駛入隧道的車輛帶入，造成隧道入口處路面濕滑。隧道內的通風及照明都較差，水分不宜蒸發，路面抗滑性降低，易發生交通事故。

2 隧道段交通安全設施現狀

2.1 主動引導設施的問題

主動引導設施是指通過提前提醒，能有效避免發生交通事故的各種設施，主要有標志、標線、誘導設施等。（1）隧道入口過渡段硬路肩無導流線。（2）出入隧道禁止跨越同向車行道分界線磨損嚴重或長度不夠，見圖1。（3）隧道洞口立面標記未全洞門，部分隧道洞門立面標記磨損嚴重，隧道洞口輪廓不醒目，見圖2。（4）無隧道緊急停車帶位置提示標志、緊急停車帶立面標記等。（5）部分隧道洞內輪廓標設置間距較大。且隧道內輪廓標污損嚴重，部分缺失。

圖1 標線磨損嚴重

圖2 洞門立面標記未全洞門

2.2 被動防護設施的問題

被動防護設施指一旦發生交通事故，能有效降低事故嚴重程度的防護設施，主要有護欄、防撞墊等。（1）隧道入口無護欄過渡處理，無過渡翼墻。部分護欄漸變率不滿足規范的斜率要求。（2）出口護欄過渡不妥，波形梁護欄未與隧道側壁過渡，存在安全隱患。（3）轉向車道處缺少護欄防護，或者采用波形梁護欄將轉向車道封閉，不利于應急狀態下發揮轉向車道的功能[3]。

3 隧道交通安全設施優化設計

3.1 限速設施

超速行駛和頻繁變道往往是隧道段交通事故的主要安全隱患。因此,設置必要的標志標線禁止駕駛員超速和隨意便道行駛。結合規范要求，在長度大于500 m 的隧道入口前設置隧道信息標志，提醒駕駛員前方隧道，謹慎駕駛，前100～200 m 處設置隧道禁止超車標志和限速標志。前150 m 至隧道出口后100 m 范圍內車行道分界線標劃白色實線。入口外設置橫向減速振動標線，前30 m 至隧道內20 m范圍內設置彩色防滑標。隧道內車道邊緣線采用熱熔突起型振動標線，既通過視覺沖擊提醒駕駛者安全駕駛，又通過路面輪胎噪聲的變化，利用聽覺傳達給駕駛者道路所處位置的變化。

為提高隧道內行駛條件，隧道內標線可采用雙組份高亮標線。為保證標線在全壽命周期內使用效果，在正常使用年限內，白色標線逆反射亮度系數不低于80 mcd·m-2·lx-1，黃色標線逆反射亮度系數不低于50 mcd·m-2·lx-1。

另外，可在隧道內安裝爆閃燈和速度反饋標志，采用雷達預警監測系統，通過雷達波對即將進入隧道的車輛進行測速，通過顯示屏實時顯示車輛行駛速度和超速車輛車牌號，如果車輛超速，速度字樣由綠色變為紅色，語音系統播報超速車輛的行駛速度，并響起警報提醒駕駛人降低車速。速度反饋標志能夠實時提示駕駛人減速慢行，有效控制行駛速度，大幅度減少交通事故率[4]。隧道出入口限速設施見圖3。

圖3 隧道出入口段限速設施布置

3.2 視線誘導設施

由于隧道內光線昏暗且處于半封閉狀態，因此，有必要提供良好的視線誘導設施，使車輛有序、快速通過隧道。鑒于路基標準段和隧道段橫向寬度不一，隧道檢修道和隧道洞門為主要障礙物，為引導車輛，在隧道洞門設計全洞門立面標記（Ⅴ類反光膜），警示車輛。隧道入口前50 m 范圍內右側硬路肩標劃白色導流標線導流線，可以有效提醒駕駛員前方路基變窄。考慮到緊急情況下可能雙向行車，隧道內突起路標采用雙面反光型，在駛入隧道前200 m 至隧道出口后100 m 范圍內車道分界線和車道邊緣線上連續對稱布設，以清晰顯示車行道輪廓，減少車輛跨車道相撞事故，同時有效減少側滑和撞墻事故。

在隧道側壁和檢修道上面，分別布設兩排輪廓標，同時在隧道檢修道側面設置LED 輪廓標，顯示隧道輪廓和檢修道輪廓。LED 輪廓標是一種清晰、醒目的主動發光視線誘導設施，主要是為駕駛人提供主動式安全行駛誘導，提升車輛安全行駛環境，并改善隧道內照明光度狀況。

長、特長隧道每隔500 m 左右設置一道隧道輪廓帶，在隧道進出口段及曲線段適當加密，反光環采用鋁合金板黏貼Ⅴ類反光膜固定在隧道壁上，以起到隧道內反光、標示隧道輪廓的作用。清晰地看到隧道內邊界輪廓，對行車誘導、警示效果有明顯改善。在一定條件下還可配合隧道照明設施，降低隧道照明用電量，具有很好的經濟、環境和社會價值[4]。

3.3 被動防護設施

護欄作為一種有效的被動防護設施，一旦發生交通事故，可降低事故嚴重程度，分別從路基與隧道的過渡、橋梁與隧道的過渡、隧道與隧道的過渡三個方面進行分析。

3.3.1 護欄過渡段長度計算

隧道檢修道和隧道洞門為主要障礙物，為引導車輛，隧道出入口處護欄應進行過渡段設計。由于混凝土作為剛性護欄，防撞能力較強，因此，入口處宜通過混凝土護欄或混凝土翼墻與波形梁護欄結合進行過渡，漸變率參照表1 執行，混凝土護欄和翼墻在洞口處與檢修道立面平齊，在洞口前適當漸變高度，在隧道洞口不得低于檢修道高度[5]。

表1 隧道出入口護欄過渡段漸變率

3.3.2 路基接隧道

當路基與隧道相接時，采用6 m 混凝土翼墻與路基段波形梁護欄加強過渡，外展斜率根據表1確定，見圖4。以設計速度80 km/h 為例，漸變率為1 ∶11，需要27.5 m 漸變段，即在隧道前27.5 m 處，路基波形梁護欄開始漸變，直至隧道口漸變至與隧道檢修道立面齊平。

圖4 路基與隧道相接段護欄過渡設計/mm

3.3.3 橋梁接隧道

當橋梁或路基擋墻與隧道洞口相接時，由于橋梁或路基擋墻段采用的是混凝土護欄，需要混凝土護欄提前漸變，漸變率參考表1 執行。以設計速度80 km/h 為例，漸變率為1 ∶14，需要35 m 漸變段，即在隧道前35 m 處，混凝土護欄開始漸變，直至隧道口漸變至與隧道檢修道立面齊平，見圖5。對于已經運營的高速公路，可采用防撞墊與柔性警示柱相結合的方式進行過渡,見圖6。

圖5 新建高速公路橋梁與隧道相接段護欄過渡設計/mm

圖6 已運營高速公路橋梁與隧道相接段護欄過渡

3.3.4 隧道接隧道

當隧道間距小于50 m 時，可認為是隧道群，從前一個隧道出口至后一個隧道入口直接采用混凝土護欄連接，隧道口漸變至與隧道檢修道立面齊平。

4 結語

在對高速公路隧道段行車特征分析的基礎上，提出了隧道段主動防護設施設計方案，包括限速類標志、標線和視線誘導設施等，以及提出了被動類防護設施設計方案，有效警示行駛車輛和減輕嚴重事故發生，為山區高速公路隧道段安全設施設計改造和設計提供參考依據。