高速公路隧道(群)運行環境風險因素分析

倪洪亮，焉 娜

(1.云南省交通規劃設計研究院，云南 昆明 650011；2.中鐵上海工程局六公司，云南 昆明 650011)

隧道工程

高速公路隧道(群)運行環境風險因素分析

倪洪亮1，焉 娜2

(1.云南省交通規劃設計研究院，云南 昆明 650011；2.中鐵上海工程局六公司，云南 昆明 650011)

針對我國高速公路隧道段事故多發的現狀，從隧道(群)運行環境因素入手，在分析各運行環境的基礎上，提出了影響高速公路隧道(群)段安全駕駛行為的各種因素，并進一步確定隧道(群)運行安全分析的研究對象。關鍵詞：高速公路；隧道；運行環境；風險因素

高速公路隧道(群)屬于高速公路路段中的特殊構造物，路段設施復雜、道路交通環境變異性大，對駕駛員安全行車有著較其它一般路段更高的要求。然而，高速公路隧道(群)運行環境對駕駛員或車輛的影響并非僅局限于隧道洞內。車輛行至隧道進口前，駕駛員發現隧道洞口的位置時、車輛駛出隧道后、車輛在兩隧道間行駛過程中，即已做好進出洞口的心理準備，并根據洞口附近的運行環境采取不同的駕駛操作行為；本文根據駕駛員的這種駕駛行為特性，從其空間區域入手，詳細的對高速公路隧道(群)運行環境風險性進行分析。

1 隧道(群)區域運行環境要素

從目前高速公路隧道(群)路段空間區域出發，在對其所包含的運行環境要素進行綜合分析，將高速公路隧道(群)運行環境分為道路線形環境、交通工程設施環境、綠化景觀環境、自然條件環境、路面性能環境及交通流環境等幾個方面。高速公路隧道(群)路段運行環境如圖1所示。

根據高速公路隧道(群)路段范圍內運行環境的特點，將隧道(群)路段劃分為如下三個不同的風險區域。

圖1 高速公路隧道(群)段運行環境要素

(1)隧道進出口過渡區域。隧道進洞口前、后各5 s的設計車速行程距離，隧道出洞口前5 s的設計車速行程距離、出洞口后140 m的距離；

(2)隧道內部區域。隧道內部除進出口過渡區域外的范圍；

(3)隧道群間間隙區域。隧道群中各單體隧道間的間隙區域。

2 隧道進出口運行環境過渡風險

2.1 線形過渡風險

高速公路隧道(群)進出口風險區域線形安全性影響因素可歸納為如圖2所示。

圖2 高速公路隧道(群)線形安全性影響因素

根據研究目標的差異，高速公路隧道(群)進出口道路線形風險性研究可分為單因素安全性研究和多因素安全性研究兩類。前者是針對高速公路隧道(群)進出口線形某一特定要素，進行不同參數設計的研究，以找到最佳的設計值；后者是針對高速公路隧道(群)進出口線形的綜合要素，對各類設計要素的組合方式及其參數進行研究，以找到最佳的整體線形設計值。

2.2 照明過渡風險

高速公路隧道(隧道群)進出口照明過渡行車風險主要在于照明過渡過程中的亮度值變化對駕駛員視覺的影響，即亮度過渡系數變化所引起的視覺壓力。因此不同照明過渡設計下的行車風險，可以通過研究亮度過渡系數來實現。亮度過渡系數可按式(1)進行定義

(1)

式中：k為隧道進出口照明過渡系數；L1-t1為時刻的照度；L2-t2為時刻的照度；l12為車輛行駛距離；V為行駛車速。

基于高速公路隧道(群)進出口照明亮度過渡系數的定義，進出口照明過渡風險安全性研究中對照明環境的模擬要素主要包括亮度變化關鍵點處的亮度值，及其變化距離。

2.3 路面抗滑性能行車風險

路面的抗滑性能包括縱向和橫向兩個方面。縱向摩擦系數是用一個剎車輪或一個滑動輪測定的，它是輪胎與路面間的水平力(Fx)與車輪的垂直力(Fz)的比值：橫向摩擦系數是用一個有角度的輪在某一偏角下測定的，它表示車輛在曲線內以及緊急駕駛橫穿路面需要的抗滑能力。隧道洞內環境比較封閉，車輛行駛過程中滴落的油污、散落的細小顆粒及從洞外帶入的雨水等道路污染物難以自主消散，長時間的積累則會影響隧道路表面的摩擦系數，導致路面縱向、橫向摩擦系數的降低或分布不均勻，從而引發車輛追尾或側撞的交通事故。

基于以上分析，高速公路隧道(群)進出口路面抗滑性行車風險主要為路面抗滑性變化時車輛的制動性下降風險，因此，在對這一行車風險進行安全性研究時，要針對路面的抗滑性能所對應的車輛制動性進行模擬，以討論各種條件下的行車風險。

2.4 標志視認性風險

高速公路隧道(群)進出口風險區域交通標志視認性影響因素可歸納為如表1所示。

表1 高速公路隧道(群)進出口標志視認性影響因素

標志視認性影響因素自身因素(A)標志顏色A1、字體屬性A2、設置方位A3自然因素(B)霧B1、雨B2、雪B3、白晝B4

與高速公路隧道(群)進出口線形風險性研究相似，標志視認性風險性研究同樣可分為單因素安全性研究和多因素安全性研究兩類。單因素安全性研究所要模擬的交通標志環境，為目標因素變化范圍內參數值所對應的模擬環境。而多因素安全性研究所模擬的交通標志環境，則為影響因素交互下所對應的運行環境。

3 隧道洞內運行環境過渡風險

3.1 線形環境風險

與隧道進出口線形過渡風險類似，高速公路隧道(群)洞內風險區域線形安全性影響因素可歸納為表2所示。

表2 高速公路隧道(群)洞內線形風險性研究因素

線形風險性研究因素平面線形(A)直線段(A1)直線段長度(A11)曲線段(A2)駕駛員行車視距(A21)縱斷面線形(B)不同坡度所對應的煙塵濃度(B1)

根據隧道洞內不同線形情況下風險性研究因素的分析，在對其進行安全性研究中，所要設計的模擬環境為A11、A21和B1三參數不同變化范圍所對應的虛擬場景。

3.2 照明環境風險

隧道洞內照明燈具是以一定的間距連續布置，如果隧道內的亮度縱向均勻度低，路面上會連續、反復的出現亮帶和暗帶，即“斑馬效應”，如圖3。

圖3 隧道內照明“斑馬”效應

照明具有“斑馬”效應的長度段長度為S，兩“斑馬”照明距離為h，則車輛以速度v在此隧道行駛時，其視覺頻閃頻率如式(2)

(2)

駕駛員在隧道內行駛，視覺疲勞性不僅與頻閃頻率有關，還與所處的頻閃時間有密切聯系。因此，對高速公路隧道(群)照明風險性進行研究，需要從頻閃頻率和隧道長度兩方面，即對行車速度v、“斑馬”照明距離h和“斑馬”效應段長度S三參數進行不同范圍的模擬研究。

4 隧道群間隙段運行環境風險

高速公路隧道群間運行環境風險主要表現為不良氣象環境下各因素對行車安全的影響，運行風險影響因素可歸納如表3。

表3 不良氣象環境下車輛運行風險影響因素

根據表3中各氣象環境所對應的風險性影響因素的差異，在對高速公路隧道(群)間隙段氣象環境風險進行安全性研究時，針對每一類氣象環境發生時的影響參數，研究環境對駕駛的真實影響性，以確定各風險因素的安全性。

5 結 語

(1)從高速公路隧道(群)路段的空間區域及其所包含的運行環境要素出發，將其劃分為三個主要風險段，即：隧道進出口、洞內及隧道群間隙段。

(2)三個風險段所處的道路線形、照明、自然環境等運行環境，對于隧道(群)行車安全均有不同的影響。對不同風險段進行安全研究時，要針對不同的運行環境及其所涉及的風險影響因素進行分析，以確定各風險因素的安全性、影響性。

[1] 楊彥峰.隧道出入口線形安全性評價指標及方法研究[D].同濟大學碩士學位論文，2007：18.

[2] 馬玉成,孔令旗,郭忠印.隧道入口基于照明過渡的安全運營車速及控制對策[J].山東交通學院學報，2007,15(1)：81.

[3] 毛建民.公路隧道交通事故預測與預防[D].長安大學碩士學位論文，2010：37.

[4] 劉洋.基于駕駛員生理與心理反應的公路隧道光環境分析[D].內蒙古農業大學碩士論文，2009：30.

Research on the dangerous factors of the expressway tunnel (group) running environment

NI Hong-liang1, YAN Na2

(1.Broadvision Engineering Consultants,Hunming,Yun nan 650011,China；2.Shanghai Civil Engineering Co.,Ltd.,Hunming,Yunnan 650011,China)

In view of the current situation of expressway tunnel traffic accidents in china , on the basis of dangerous factors of the running environment , the Expressway Tunnel (group) paragraph safety driving behavior of various factors are brought forward. And to further define the Object of safety study.

expressway;tunnel;running environmental;dangerous factors

2015-09-13

倪洪亮(1985-)，男,碩士,從事公路設計。

U455

C

1008-3383(2016)02-0096-02