山區雙向通行小半徑曲線隧道優化方法研究

摘要：針對山區雙向通行小半徑曲線公路隧道行車環境不佳、安全事故多發的問題，文章選取昔宜隧道為依托工程，研究山區單洞雙向公路隧道的優化方法。從運行安全的角度，對昔宜隧道行駛車輛的行駛速度和車道保持情況進行調研分析；基于調研結論和昔宜隧道實際，提出設置視線誘導系統和洞口防護、提高檢修道邊緣與路面的視認性等優化措施。研究表明：在改善前的昔宜隧道中，行駛車輛普遍存在超速行為，并且對車道保持存在著一定的偏差；通過對昔宜隧道的行車環境進行改造升級，可以有效提升駕駛人對行車速度的感知以及車道的保持能力，進而有效提升了昔宜隧道路段的行車安全性。

關鍵詞：山區單洞雙向公路隧道；小半徑曲線路段；行駛速度；車道偏移；行車環境優化設計

中文分類號：U452.1+3A411334

0引言

受中西部山區地形條件和建設成本等因素限制，山區干線公路隧道多為單洞雙向通行隧道，且往往為小半徑曲線隧道。同時，隧道外多連續急彎、橋隧連接和連續下坡等不良線形組合。研究數據表明，雙向車道公路的曲線路段是道路交通事故的高發點［1］，而在這樣復雜路段中的隧道行車段，車輛行駛具有更高的危險性。因此，以單洞雙向公路隧道為研究對象，在對其安全性進行分析的基礎上，進一步提出改善措施，對于提升山區單洞雙向公路隧道行車安全水平具有重要意義。

目前，國內針對山區曲線隧道展開了諸多研究。張天樂［2］以干海子隧道為研究對象，分析了小半徑曲線隧道的線形與照明對行車安全的影響。周海宇［3］從隧道的交通特性和駕駛員的視覺特性出發，提出了改善小半徑曲線隧道的安全保障技術。洪玉川［4］從事故致因和駕駛員視覺特性出發，對山區公路隧道洞口線形指標展開深入分析，并給出了保障安全行車的洞口行車的線形指標。高偉［5］對山區高速公路隧道長大下坡路段的限速問題展開研究，并具體制定了其限速的實施流程。楊少偉等［6］通過對駕駛員在隧道入口段行駛狀態的分析，建立了隧道洞口段緩和曲線計算模型。楊理波等［7］基于室內仿真實驗，定量分析了高速公路隧道小半徑曲線路段反光環的線形誘導的實際效果。朱婧等［8］以雅西高速鐵寨子小半徑隧道為對象，重點分析了反光環在不同路段的合理布局。宋志洪［9］以秦嶺公路隧道群為研究對象，分析了不同隧道線形對交通安全的影響特點。胡順峰［10］對山區高速公路隧道群的交通事故特征展開研究，結果表明碰撞是隧道群交通事故的主要形態，且事故主要發生區段為隧道出入口段。杜博英等［11］以運行安全的角度作為切入點，對公路隧道的幾何線形設計提出了參考建議。張生瑞等［12］分析了運行速度與路段距離的函數關系，并具體分析了隧道群不同位置的危險程度。

上述文獻中的研究對象基本是高速公路隧道，且主要從照明以及線形設計的角度等對隧道彎道路段的交通安全展開研究，缺乏針對山區單洞雙向公路短隧道的交通安全研究。因此，本文通過具體調研，進一步分析昔宜隧道的交通安全問題，并根據現階段存在的問題，提出具體的交通安全保障措施。

1昔宜隧道調研分析

1.1實驗路段

本文選取214國道云南省境內的瀾滄江至臨滄段的昔宜隧道為實驗路段。昔宜隧道為單洞雙向兩車道隧道，隧道全長為175 m，全隧道位于R=251 m，Ls=45 m的左轉曲線內，縱坡為+3.00%，行車道寬2×4.5 m，人行道寬2×0.75 m，有效凈寬10.50 m，有效凈高為5 m。同時，隧道內部無照明設施，限速40 km/h。

在實驗數據采集中，為了使選取的數據采集點具有合理性，在昔宜隧道中部及出入口兩側布設三個數據采集點。同時，針對隧道外的采集點，參照《公路路線設計規范》（JTG D20-2017）［13］中的規定，當行車速度為40 km/h時，其停車視距為40 m。因此以停車視距為參考距離，在隧道洞門往外40 m的距離分別設置兩個采集點。具體數據采集點的分布如圖1所示。

1.2數據采集對象及采集方法

研究表明，隧道中事故的主要類型為追尾和撞擊側墻，而導致追尾和撞擊側墻的主要原因是駕駛員超速行駛和車道保持不當［14］。因此，本文選用行駛車輛的車速分布情況以及車輛行駛軌跡偏移情況對昔宜隧道展開安全性評價分析。

車速的采集方法主要是由實驗人員在相應的調研點使用手持雷達測速儀分別對兩個方向車輛的行駛車速進行采集；而車輛軌跡偏移數據的采集，則通過攝像機進行錄像，采集車輛輪胎與右側標線的橫向距離b，具體如圖2所示，然后根據式（1）所示的計算方法計算車輛偏移車道中心的數值d。

d=a2-[JB（（]b+L2[JB））]（1）

式中：d——車道偏移距離；

a——車道寬度；

b——車輛邊緣與車道邊線的距離；

L——車身寬度。

2實驗數據分析

2.1行駛車速數據分析

表1為不同車型在不同測量點的平均速度的分布數據，圖3則顯示了不同車型在不同測量點速度的分布規律。根據表1和圖3分析可知：

（1）因為昔宜隧道的設計速度為40 km/h，所以昔宜隧道路段的超速行為普遍存在，且以小車的超速現象最為嚴重，其次是中型車。相比于南澗至云縣方向，云縣往南澗方向車輛的超速幅度更為嚴重，這可能與云縣至南澗方向為下坡路段有關。

（2）不同車型在不同的測速點呈現不同的速度特征。從隧道的接近點到駛離點，行駛速度從接近點到中間點逐漸減速，從中間點到駛離點則逐步加速。

（3）數據表明，不同車型在同一測量點的平均行駛車速之間的車速差較大，其中小車的行駛車速最大，其次是中型車，大車的行駛車速最慢。不同行駛車輛之間的行駛車速差較大，容易導致追尾等交通事故的發生，不利于交通安全。

（4）采用單因素方差法分析不同車型在不同測速點的行駛車速，結果表明，云縣至南澗方向的車輛在入口點（p=0.038）、中間點（p=0.027）、出口點（p=0.034）位置處，不同車型的行駛車速存在顯著性差異。

2.2車輛行駛軌跡偏移量數據分析

根據表2和圖4分析可知：

（1）根據采集的數據可知，車輛普遍呈現左偏趨勢，即駕駛員更傾向于靠近車道中線偏移。通過結合對昔宜隧道現場的調研分析可知，昔宜隧道道路邊線標線視認性不佳，檢修道與路面之間的區分度不高，因此駕駛員為避免產生撞擊檢修道的事故，更傾向于往道路中線行駛，但這種行駛方式容易導致駕駛員越線行駛，從而導致與對向車輛產生碰撞事故。

（2）通過對不同采集點的數據展開分析可知，隨著車輛駛入隧道，偏移量（左偏）逐漸增加，但當車輛逐漸駛出隧道，其偏移量又開始逐漸減少。

（3）通過不同的車型數據展開分析可知，在小車、中型車、大車中，以小車的車輛偏移（左偏）程度更大。結合對速度的分析，可能與小車的行駛速度更快有關。

3改善思路及對策分析

3.1改善思路

根據前文針對昔宜隧道中車輛的行駛速度以及車道偏移的分析數據結論以及對昔宜隧道的實地調研結論，具體分析昔宜隧道現狀的交通安全問題以及相應的改善對策，具體問題及對策見表3。

3.2對策分析

3.2.1隧道分段分析（見下頁圖5）

昔宜隧道全長175 m，屬于短隧道，參考《公路隧道照明設計細則》（JTG/T D702-01-2014），將昔宜隧道分為接近段、入口段、中間段、出口段、駛離段，并依據照明細則要求計算各部分長度。

（1）接近/駛離段：隧道出入口點往外一個停車視距長度段，當設計速度為40 km/h時，停車視距為40 m。

（2）入口/出口段：隧道出入口段往內一段距離，以緩解隧道內外的劇烈變化，考慮隧道內反光環/條的設置，取出入口段長度為42.5 m。

（3）中間段：隧道長度減去隧道入口段與出口段的距離，因此，中間段取值為90 m。

3.2.2隧道內視線誘導系統設計

根據前文所闡述的改善思路，在隧道設置反光環、反光條等誘導設施，以改善隧道內的行車環境，提升昔宜隧道的行車安全水平，具體設計方法如表4和圖6、圖7所示。

3.2.3隧道洞口安全防護系統

根據《公路路線設計規范》（JTG D20-2017）中的規定，當行車速度為40 km/h時，其停車視距為40 m。因此以停車視距為布設距離，在隧道洞門往外40 m距離內為隧道接近段布設。具體設計方案如表5和圖8、圖9所示。

3.2.4實際案例

根據前文針對昔宜隧道提出的隧道行車環境優化設計方法，結合昔宜隧道的實際行車環境，對昔宜隧道的行車環境進行改善施工。后續調研報告表明，通過對昔宜隧道的行車環境進行改造升級，有效地改善了隧道的行車環境，也提升了駕駛人行駛的舒適性和安全性。同時，各交通設施的布設，可以有效提升駕駛人對行車速度的感知以及車道的保持能力，進而提升昔宜隧道路段的行車安全性。

4結語

本文以昔宜隧道為案例，從行駛車速和車道偏移的情況對昔宜隧道的運行環境展開調研分析，并在綜合考慮調研結論和隧道實際環境的基礎上，提出了昔宜隧道行車環境優化設計方法，具體結論如下：

（1）在昔宜隧道路段，不同車型均存在不同程度的超速行為，且超速幅度以小車最大，其次為中型車和大型車。同時，在隧道路段，同一車輛的行駛速度變化頻繁，表明駕駛人存在頻繁的加減速行為，不利于行車安全。

（2）不同車輛在昔宜隧道路段行駛，均存在普遍的左偏趨勢，即駕駛人更傾向于往道路中線行駛，這種行駛方式容易導致駕駛員越線行駛，從而導致與對向車輛產生碰撞事故。

（3）通過對昔宜隧道的行車環境進行改造升級，可以有效提升駕駛人對行車速度的感知以及車道的保持能力，進而有效提升了昔宜隧道路段的行車安全性。

參考文獻：

［1］任園園.公路彎道路段行車危險區域及駕駛行為模型研究［D］.長春：吉林大學，2011.

［2］張天樂.高速公路螺旋型小半徑曲線隧道線形與照明安全研究［D］.長沙：長沙理工大學，2009.

［3］周海宇.山區高速公路小半徑平曲線隧道交通安全保障技術研究［D］.西安：長安大學，2019.

［4］洪玉川.公路隧道洞口曲線線形指標研究［D］.西安：長安大學，2019.

［5］高偉.山區高速公路長下坡隧道群限速問題研究［D］.重慶：重慶交通大學，2018.

［6］楊少偉，洪玉川，潘兵宏.基于車輛偏移閾值的隧道洞口緩和曲線參數研究［J］.中外公路，2017（4）：4-8.

［7］楊理波，杜志剛，馬兆有，等.高速公路隧道小半徑圓曲線路段反光環有效性研究［J］.中國安全科學學報，2018（8）：149-154.

［8］朱婧，何斌，李永江.雅西高速公路隧道視線誘導設施試驗與研究［J］.四川水泥，2017（12）：328.

［9］宋志洪.基于線形設計的高速公路隧道群運營安全技術研究［D］.西安：長安大學，2011.

［10］胡順峰.山區高速公路隧道群交通事故特征及致因機理分析［J］.公路，2016（5）：134-138.

［11］杜博英，孫鵬，劉凱豐.基于運行安全的公路隧道線形設計［J］.公路，2018，63（3）：278-282.

［12］張生瑞，李耘，趙友功.山區高速公路隧道群交通安全分析方法［J］.交通運輸工程學報，2011（6）：94-99.

［13］JTG D20-2017，公路路線設計規范［S］.

［14］王輝.高速公路長隧道路段駕駛人眼動特性研究［D］.西安：長安大學，2010.

基金項目：云南省交通運輸廳科技創新及示范項目“超距雷達快速檢測車及病害智能識別系統研發及應用研究”（編號：2022-23-1）

作者簡介：武剛（1991—），工程師，研究方向：公路養護管理、檢測、設計。