隧道及隧道群運營安全影響因素研究

周漫宇

(重慶交通大學，重慶 400074)

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隧道及隧道群運營安全影響因素研究

周漫宇

(重慶交通大學，重慶 400074)

【摘要】文章對隧道及隧道群運營安全影響因素進行研究。文中分五個部分，在調研的基礎上，針對不同部分的作用模式，分析其存在的不足并提出相應的保障措施，最終形成了較為完整的隧道及隧道群運營安全評價體系。

【關鍵詞】隧道工程；運營安全；影響因素

1隧道運營安全影響因素

公路隧道及隧道群路段由多種因素形成的一個復雜綜合體，它們相互作用、相互制約。為了對其安全性進行科學評價，須對影響隧道路段運營安全的各種因素進行全面分析。公路隧道及隧道群運營安全涉及到隧道工程、環境工程、管理工程、機電工程等多門學科，影響因素繁多且相互作用、影響、滲透，無法也沒必要對諸多因素逐一進行分析。本研究選擇公路隧道及隧道群運營安全影響較大的因素展開分析。公路隧道及隧道群運營安全影響因素如圖1所示。

圖1　隧道及隧道群運營安全影響因素

2隧道管理體制分析

隧道管理體制的科學與否、效果如何對隧道的運營安全狀態產生著重要影響，因此分析隧道及隧道群的管理體制，能為提高運營安全性提供重要依據。參閱相關文獻可知，國內有部分學者對公路隧道管理體制的分析開展研究：夏永旭分析了我國公路隧道管理存在的運營安全問題，提出了解決運營安全問題的基本對策；肖昶分析了汕梅高速公路隧道管理問題，提出了提高運營安全的具體措施。根據研究及隧道交通安全現狀調研，初步構建公路隧道及隧道群的管理體制影響因素如圖2所示。

圖2　隧道管理體制

通過對國內隧道交通安全現狀的調查分析可知，在隧道管理體制中存在機構設置不當、管理效率低下等問題，嚴重影響運營安全性等問題，進一步凸顯出提升管理體制工作效率的重要性。管理作為影響公路隧道運營安全的重要因素，是通過影響道路交通系統中人、車和路的可靠性來實現對道路交通系統整體可靠性的影響，因此這種影響可認為是間接影響。然而，國外大量研究表明，其影響依然是十分明顯的，且隨著智能交通管理系統建設的不斷完善，管理條件因素對交通安全的影響將越來越大。下面從信息提供、管理執法兩方面分析各自對運營安全的影響機理。

2.1信息提供

借助于路網沿線布設的信息采集、信息發布設施、交通控制設施等，路網信息發布可在路網范圍內的控制節點如收費站入口、立交出口、停車區、服務區設置可變信息板，或隧道接近段以外的高速公路主線設置臨時信息發布設施。

信息采集設施如視頻設施、地面埋設線圈、微波檢測器等，信息發布設施如VMS板、交通廣播、短信平臺等，交通控制設施如車速雷達等，利用這些監控設施對路網用戶進行駕駛行為干預，避免危險駕駛行為，并進行信息提供與告知，使駕駛員提前做好準備，能有效減少二次事故的發生率。同時將事件信息及時告知有關部門，大大減少了事件的反應時間，從而縮短事件的影響時間并減輕影響程度。

根據信息的類型，交通管理部門提供的交通管理信息可分3種類型：(1)安全行車控制信息；(2)發生的事件類型的信息；(3)路徑分流誘導信息。盡管3種類型信息的主要功能不同，但都直接或間接地對路網內駕駛行為的安全可靠性產生影響。顯然，交通管理部門提供的上述3類管理信息，其作用都有助于確保駕駛行為的平穩過渡，有助于提高道路交通系統的可靠性。

2.2管理執法

管理執法主要是指交警、路政等交通管理部門為維護交通秩序、確保道路安全與暢通而依法對駕駛人、行駛車輛進行管理，以規范駕駛行為、杜絕各種非法改造、超重超載超限等非法車輛上路等等。

實踐經驗表明，管理執法嚴格，能有效降低交通事故率，而管理執法不嚴，則各種違規違法交通行為橫行，交通事故率高。這些嚴格的管理執法措施對所在路段的道路用戶有很強的震懾力，從而有效的減少了各種不法交通行為。

3隧道結構健康度分析

管理隧道及隧道群的運營安全與其結構健康度關系密切。公路隧道結構健康度狀態反映隧道結構損傷或破損狀態，因此，可以采用公路隧道的結構破損形態作為公路隧道健康度指標體系的候選指標。本研究在此基礎上對襯砌裂縫、滲漏水、襯砌材質劣化、襯砌背后空洞、襯砌變形以及涂料剝落等影響結構健康度的因素進行分析。

對于滲漏水，采用漏水狀態、pH值、凍害等作為指標。根據我國《公路隧道養護技術規范》的規定，采用有效厚度與設計厚度之比作為判斷襯砌劣化的一個方面。由于在目前的公路隧道調查和檢測工作中，可以得到隧道襯砌的設計厚度和實際厚度，但要得到有效襯砌厚度比較困難，用襯砌有效厚度與設計厚度之比來表示不太容易實現。

公路隧道建成后，由于多方面原因，在隧道上部襯砌背后出現較大的空洞，空洞上部的巖石因某種原因與圍巖分離并突然落下，就會沖擊襯砌。當襯砌的強度充足時，巖塊會停在襯砌上部。當襯砌的強度不足時，襯砌就會被沖破，與巖塊一起落到隧道內部。可按照我國《公路隧道養護技術規范》的規定，采用了基于空洞深度的判定標準，對隧道空洞進行評價。

4隧道機電系統分析

公路隧道機電系統主要包括閉路電視監視、交通與環境檢測、交通控制與誘導、照明及照明控制、通風及通風控制、通信、緊急電話、廣播、火災檢測與報警、消防、消防救援、中央控制與管理以及供配電等子系統。機電系統的完善程度、工作狀態直接影響著隧道及隧道群運營安全狀況。

對系統運行狀態的分析和評價有利于研究這機電系統的運行，以便盡早發現問題、決策機會、確定合適的決策方案。國內對隧道機電系統研究較多，如：韓直論述了高速公路隧道機電系統目前的現狀和基本組成，并展望了其發展趨勢；張進華從交通安全的角度出發，闡述了高速公路隧道設計的基本要求。通過對高速公路隧道機電系統進行了切割，初步構建的高速公路隧道機電系統影響因素集。

通風系統、供電系統、電視監控系統、計算機控制系統等方面影響著隧道整體運行環境，對運營安全影響較大。

5隧道火災救援系統分析

引起隧道火災事故原因有：隧道電氣線路或電器設備短路起火；汽車電氣線路過載或搭鐵等原因起火；汽車緊急制動時制動器起火；汽車交通事故起火和車上裝載的危險品起火等。通過對公路隧道及隧道群火災救援系統的分析，初步構建的高速公路隧道火災救援影響因素集。

包括隧道火災檢測與報警系統、消防滅火對策、消防設施及救援和控制策略在內的隧道火災救援系統對隧道及隧道群的運營安全產生的影響較大。

對公路隧道火災可運用事故樹分析法(FTA)對其成因進行分析。隧道火災探測報警系統由中央控制室內的集中火災報警控制器、隧道內火災探測器、手動報警按鈕以及連接電纜、配線、接線盒及必要的附件組成。隧道消防滅火的基本思路就是要考慮到隧道特殊的環境特點，隧道內發生火災時控制災情的方法基本上有兩種，即：斷氧窒息法和降溫法。當隧道內發生火災時，各種方法應相互配合使用，并結合隧道的防火分區進行考慮。為實現防火，隧道的結構物、內部裝修等均應選用防火、阻燃、耐溫材料，同時，選用的建筑材料在高溫狀態下，不能有大量的有毒氣體產生。考慮到在最不利火災的情況下，隧道結構有可能出現破損或承載力喪失現象，除要求隧道內項板采用耐火材料外，頂板和側墻內表面還應噴涂防火涂料。根據發生火災時的救援速度、人員的疏散能力以及車輛的運行能力，隧道的人性橫通道間距約、行車橫通道間距等需要計算后科學考慮。

為了保證能在發生火災等事故時能準確迅速地操作各設備，對于在獲得火災探測器或者手報裝置的情報的同時需要動作的設備，最好進行自動聯動控制。為了確保當一個管理所監視的隧道數量較少時，有時也可通過監視裝置確認狀況后進行手動操作。

6隧道交通安全系統研究

隧道交通安全系統是一個由人、車、路和環境組成的動態系統(圖3)，系統中，駕駛員接收道路、環境信息，經過駕駛員判斷，進而操縱車輛，如此循環往復，所有的外界影響因素都要在駕駛員處共同作用，可見駕駛員是整個道路交通安全系統的核心和關鍵。

圖3　道路交通系統

系統中，駕駛員從道路交通環境中獲取各種信息，這種信息綜合到駕駛員的大腦中，經判斷形成動作指令，指令通過駕駛操作行為，使汽車在道路上產生相應的運動，運動后汽車的運行狀態和道路環境的變化又作為新的信息反饋給駕駛員，如此反復循環，完成整個行駛過程。此過程中，各個環節必須協調運動，以達到系統安全。可見，車輛的行駛過程是駕駛員處理各種信息的綜合表現結果，其本質是與駕駛安全行為有關的動態信息處理過程，是一種動態交通信息系統。

根據以上對道路交通系統的分析，將其應用于隧道(群)路段駕駛行為的影響因素及安全機理分析。駕駛行為是指在駕駛過程中道路環境通過對駕駛員造成的心理生理反應，進而影響駕駛操作行為。隧道是一種半封閉的空間結構，其行車環境不同于一般的開放性路段，因此，其風險致因及行車安全特性均不同于一般路段。隧道路段的駕駛行為主要來源于隧道靜態運行環境因素、車輛因素、環境事件因素、管理因素與駕駛員之間的互動關系。在各因素的共同作用下，當駕駛員發生駕駛失誤時，將導致交通事故的發生。

7結束語

本文通過對隧道管理體制、隧道結構健康度、隧道機電系統、隧道火災救援系統和隧道交通安全系統對隧道及隧道運營安全影響因素進行研究。提出每個部分相應的評價標準及保障方式，此外，根據不同的部分提出了完整系統保證隧道安全運營，具有一定現實意義。

參考文獻

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【文獻標志碼】A

【中圖分類號】U458.1

[作者簡介]周漫宇(1994～)，男，本科，主要從事給排水方面的工作。

[定稿日期]2015-10-08