隧道安全管理度及與運營效益關系的研究

李立+倪健+李芹

[摘 要]以分析影響隧道安全管理的五大因素為基礎，提出隧道安全管理度的概念和定義，并且以隧道交通量為核心變量，建立隧道安全管理與運營效益的關系模型，應用該模型對某隧道工程項目進行實例驗證。驗證結果表明，隧道安全管理度計算數據與模型計算數據一致，符合實際情況，該研究在隧道安全管理方面具有指導意義。

[關鍵詞]隧道安全管理；安全管理度；隧道運營效益

[中圖分類號]F54 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-8372（2017）04-0027-04

Abstract：Based on the analysis of five factors that affect the tunnel safety management， this study puts forward the concept and definition of the degree of tunnel safety management， and takes the tunnel traffic flow as the core variables so as to establish the relation model between the agree of the tunnel safety management and the operation benefits， as well as verifies a certain tunnel project by applying this model. The results show that the calculation data of the degree of tunnel safety management is in no difference with the model calculation data， conforming to the reality. The research is of guiding significance in tunnel safety management.

Key words：tunnel safety management； the degree of safety management； the operation efficiency of tunnel

我國是世界上擁有隧道量最多的國家之一。截至2015年，全國已經建成使用的公路隧道為14006處，隧道的總長度為1268.39萬米。其中，特長隧道744處，總長度為329.98萬米，占比分別為5.3%和26%；長隧道3138處，總長度為537.68萬米，占比分別為22.4%和42.4%。隧道在國家經濟和社會發展進程中已經顯現出重要的影響力，并與人民群眾便利出行和生活質量提高息息相關[1]。但受空間封閉性、照明亮度及空氣灰塵等因素的影響，隧道內部環境具有極大的局限性，誘發事故的因素較多，而且一旦發生事故，往往會造成較大的損失。目前整個社會對隧道安全管理系統的投入明顯不足，人們仍然將隧道安全管理視為工程管理部門內部的事務，整體的隧道安全管理系統或體系尚未真正建立起來。

一、隧道安全管理研究現狀及問題

現有的隧道安全管理研究，偏重屬性研究，真正基于隧道安全管理需求的量化研究很少，而涉及整個隧道安全管理評價系統全面量化的研究更少。這種研究狀況，既阻礙了對隧道安全管理度的研究，也限制了隧道安全管理工作的深化，大大落后于國內外隧道工程發展和隧道安全管理的迫切需求。

造成這一研究現狀的原因主要有三個方面：一是隧道安全管理要素的細分尚未引起研究者的重視，泛泛而論的研究缺乏系統性和針對性的方案設計，隧道安全管理難以得到具體落實；二是隧道安全管理尚未被納入隧道工程管理和運營的內生要素，相關研究成果多偏重于交通流量和建設安裝經濟效益等局部指標的描述，缺少對隧道安全管理與經濟效益的系統分析；三是缺乏對隧道安全管理與運營效益關系模型的相關描述，缺乏將隧道安全管理與運營效益直接掛鉤的案例研究，缺乏支撐隧道安全管理度評價的應用成果。

本文由我國隧道安全管理需求入手，分析影響隧道安全的主要因素，在此基礎上進行隧道安全管理度測算，并對隧道安全管理度與隧道運營效益進行擬合度分析。

二、隧道安全管理要素及其量化

（一）隧道安全管理要素

隧道安全管理要素主要包括人、車、路、環境、養護管理5大類[2]。按照5類要素的相互關系，可以使用層次分析方法，建立綜合評價體系，分為5個一級指標13個二級指標，判定各個指標的權重，進而確定隧道安全管理要素系統（見圖1）。

（二）隧道安全管理度及其范圍劃分

隧道安全管理度反映了隧道安全管理水平。通常，將隧道安全管理度評價范圍設定在0～1。數值越是趨向于1，表示隧道安全管理水平越高，隧道越安全；數值越是趨向于0，則表示隧道安全管理水平越低，隧道越不安全。一般來說，安全管理度為1（極端的安全），或者為0（極端的不安全）的情況是不存在的，可以予以排除。

為便于隧道安全的現場管理并綜合考慮理論研究的需要，擬設定安全管理度0.5為安全管理的可接受與不可接受的臨界值。當隧道安全管理度小于0.5時，表示隧道安全管理水平處于不可接受的狀態，隧道處在不安全狀態；當隧道安全管理度大于0.5時，表示隧道安全管理水平處在可接受狀態。

在系統參考國內外隧道安全管理研究資料，并征詢相關專家意見的基礎上，將隧道安全管理水平分為5個不同的等級：好、較好、較差、差、不可接受，并對其賦予量化數值（見表1），據此進行隧道安全管理度的相應評價。

（三）隧道安全管理度的計算

首先，確定隧道安全管理度指標。指標體系V={人，車，路，養護，環境}。其中，人指標體系V1={管理人員，交通參與人，應急救援人}，車指標體系V2={機動車速度，機動車組成，狀況}，路指標體系V3={交通組織，道路類型，道路寬度}，養護指標體系V4={土建養護，設備養護}，環境指標體系V5={內部環境，外部環境}[3]。endprint

其次，明確指標體系的權重。由于整個評價體系的影響因素較多，為提高各個指標體系的準確性，擬采用層次分析法和目前通行的Matlab計算軟件計算各指標的權重。

相應的體系架構如下：人指標體系V1={管理人員，交通參與人，應急救援人}={V11，V12，V13，V14，V15}，車指標體系V2={機動車速度，機動車組成，機動車狀況}={ V21，V22，V23}，路指標體系V3={交通組織，道路類型，車路寬度}={ V31，V32，V33 }，養護指標體系V4={土建養護，設備養護}={ V41，V42，V43 }，環境指標體系V5={內部環境，外部環境}={V51，V52 }[4]。

三、隧道交通量對隧道安全管理度的影響

隧道交通量是表示隧道內交通負荷及交通密度的重要參數。通常情況下，隧道安全管理水平越高，隧道行車的舒適性、安全性越高，吸引的交通車輛數量就越多，二者會形成一種相互促進的關系[5]。因此，我們不僅可以通過隧道交通量對隧道安全管理度進行研究，還可以將其作為反映隧道運營效益的重要數據。

本文選取湖北、山東、陜西、重慶、福建、上海等省市較有代表性的公路隧道為樣本實證研究兩者的關系，運應用Microsoft excel軟件，對樣本相關進行計算，建立隧道交通量與隧道安全關系的數量表（見表2）。

由圖2可知，隧道交通量與隧道安全管理度密切相關，但二者的關系是非線性的。一個顯著的表現是，當隧道安全管理度在一定范圍內降低時，隧道交通量并不是線性地隨之下降；反之，隧道安全管理度提高后，隧道交通量也非直線上升。兩者之間往往在一定的數據范圍內，相互促進，相互影響。但是，從大數據的范圍看，二者的發展態勢是高度一致的。

四、基于交通量約束的隧道運營效益評價

五、模型驗證及結論

（一）實例評價

以B隧道為實例對模型進行驗證。B隧道項目全長7800米，采用BOT（建設-運營-轉移）模式建設，隧道單獨收費，已投入運營6年。該隧道采用了目前國內最新的機電系統，安全性和可靠性較高，在國內具有典型性，其運營效益在一定程度上可代表國內隧道的較高水平。另外，該項目投資規模和工程量較大。選用該項目驗證本文提出的模型，具有代表性。

（二）隧道安全管理度評價

應用層次分析法與Matlab軟件，計算隧道安全管理度影響要素所占的權重（見表3）。

運用專家評分法，對B隧道項目安全管理度的影響要素進行逐項打分，得到評價結果（見表4）。

應用式（1）和式（2），計算得到隧道的安全管理度，因此隧道的安全管理水平為較好。

（三）模型驗證及結論

通過基礎調研工作，獲得B隧道的標準車收費為20元/標準車，日均收費總額為59萬元；應用隧道交通數據流量統計軟件進行數據分析，得到B隧道的日均交通量約為3萬輛（標準車）。按照式（5），反算隧道安全管理度，實際計算數據與模型計算數據基本一致，所建模型符合實際情況。

[參考文獻]

交通運輸部.2015年交通運輸行業發展統計公報[EB/OL]. （2016-05-06）[2017-02-24].http：//zizhan.mot.gov.cn/zfxxgk/bnssj/zhghs/201605/t20160506_2024006.html.

韓彥斌，曾艷華，張玉春.高速公路隧道內交通事故的影響因素及防治措施[J].鐵路與公路設計，2009，29（3）：62-64.

李芹，倪健，劉凱.基于安全管理度的隧道安全管理與運營效益量化模型研究[J].安全與環境工程，2016（2）：85-89.

李芹.基于事故分析的隧道安全管理與經濟效益量化研究[D].青島：青島科技大學，2012.

Mashimo H. State of the road tunnel safety technology in Japan[J]. Tunnelling and Underground Technology，2002（17）：145-152.

重慶交通科研設計院.公路隧道交通工程設計規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[責任編輯 王艷芳]endprint