京珠高速公路粵境北段隧道交通事故特性研究

謝毅寧，夏楊于雨，馬 非，王不凡

(1.廣東省高速公路有限公司京珠北分公司， 廣東 韶關(guān) 512700； 2.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司， 重慶 400067； 3.重慶交通大學(xué)， 重慶 400074)

截止2017年末，我國(guó)高速公路里程達(dá)13.65萬(wàn)km，全國(guó)公路隧道共計(jì)16 229處，合計(jì)1.53萬(wàn)km，是世界上里程最大、數(shù)量最多的隧道建設(shè)國(guó)家[1]。隧道作為高速公路的重要組成部分，在縮短行車(chē)距離、節(jié)省出行時(shí)間、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用[2]。但由于隧道是近乎封閉的空間，這種特殊的半隱蔽結(jié)構(gòu)極易造成交通事故。我國(guó)公路隧道自20世紀(jì)80年代才開(kāi)始興建，因此在隧道運(yùn)營(yíng)、事故處理和救援等方面的研究時(shí)間短，經(jīng)驗(yàn)缺乏[3]，研究高速公路隧道路段的事故特征對(duì)于減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失、有效制定隧道安全措施和保障隧道運(yùn)營(yíng)安全意義重大[4]。為此，本文以2003年至2015年京珠(北京—珠海)高速公路粵境北段7座隧道為研究對(duì)象，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)對(duì)比的分析方法，研究高速公路隧道內(nèi)交通事故發(fā)生的時(shí)間和空間分布規(guī)律、事故形態(tài)和事故車(chē)型分布規(guī)律，并提出針對(duì)性策略，為進(jìn)一步研究隧道事故發(fā)生的機(jī)理提供數(shù)據(jù)借鑒，為完善我國(guó)高速公路隧道運(yùn)營(yíng)方案提供參考。

1 事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

本次數(shù)據(jù)來(lái)源于我國(guó)廣東省韶關(guān)市公安局交通警察部門(mén)，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2003年4月至2015年12月，事故數(shù)據(jù)為從北京到珠海方向119.84 km范圍內(nèi)7座隧道(總長(zhǎng)約7 km)路段發(fā)生的近350件交通事故，記錄的信息一般包括5個(gè)方面：1) 隧道信息：隧道長(zhǎng)度、坡度和平曲線半徑；2) 事故時(shí)間信息：發(fā)生的年月日時(shí)信息；3) 事故發(fā)生位置；4) 事故車(chē)輛信息；5) 事故原因和天氣狀況，如表1所示。

將交通事故按事故發(fā)生地所在隧道進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，并以隧道事故數(shù)與隧道長(zhǎng)度的比值計(jì)算得出一定長(zhǎng)度(1 km)內(nèi)的事故率。為方便后續(xù)研究隧道等級(jí)對(duì)交通事故分布特性的影響，據(jù)JTJ 001—97《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》將隧道分為4個(gè)等級(jí)，即特長(zhǎng)隧道、長(zhǎng)隧道、中隧道及短隧道，本文中的隧道主要以中、長(zhǎng)隧道為主。從表1中可以看出，洋碰隧道的事故率較高，主要原因是隧道長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且隧道位于在路線中間。隧道內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間的駕駛使駕駛員視覺(jué)疲勞，導(dǎo)致注意力不集中從而引發(fā)事故。溫泉隧道長(zhǎng)度最短，但事故率排名第二，究其原因，是由于溫泉隧道(K84)與烏坑壩隧道(K82)距離較近，而且中間存在比龍關(guān)特大橋(K83)，連續(xù)的橋隧分布使駕駛員駕駛環(huán)境改變明顯，更易發(fā)生追尾碰撞事故。

表1 2003—2015年隧道信息和隧道交通事故率情況統(tǒng)計(jì)

2 隧道交通事故分布特征

2.1 交通事故時(shí)間分布特征

交通事故的時(shí)間分布是指交通事故隨時(shí)間的變化特征，通過(guò)分析交通事故時(shí)間分布特征來(lái)揭示交通事故的發(fā)展趨勢(shì)[5]。本文通過(guò)研究事故發(fā)生的年、月、時(shí)等時(shí)間要素來(lái)揭示粵境北段交通事故的時(shí)間發(fā)展趨勢(shì)。

2.1.1 交通事故年份分布特征

根據(jù)7座隧道從2003年到2015年的交通事故統(tǒng)計(jì)資料，繪出各年份的交通事故數(shù)量分布圖，如圖1所示。從圖1可以看出，自2003年到2015年隧道事故數(shù)量整體呈下降趨勢(shì)。圖中2008和2009年2年事故數(shù)量猛增，通過(guò)分析相關(guān)因子可知主因是持續(xù)高溫時(shí)間較往年久，天氣狀況對(duì)駕駛員的駕駛行為影響較大。圖1顯示，總體上年度事故數(shù)量逐年遞減，主要源于京珠高速公路逐漸完善的安全設(shè)施和不斷規(guī)范化的駕照制度。

圖1 隧道交通事故年份分布特點(diǎn)Fig.1 Distribution characteristics of tunnels traffic accidents

2.1.2 交通事故月份分布規(guī)律

將收集的交通事故數(shù)量按照月份進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，京珠北高速公路隧道交通事故數(shù)量月份分布差異較大。隧道事故有3個(gè)高峰期，分別是1月、4月、5月、7月—9月，它們事故數(shù)量明顯高于其他月份。分析其原因，事故數(shù)月份差異與外界氣候環(huán)境密切相關(guān)。1月為當(dāng)?shù)囟?，氣溫較低，惡劣的氣候條件影響駕駛；4月、5月為雨季，路面濕滑，常易發(fā)生追尾碰撞、擦、刮等事故；7月—9月是高溫季節(jié)，駕駛員易駕駛疲勞。

圖2 隧道交通事故月份分布特點(diǎn)

2.1.3 交通事故小時(shí)分布規(guī)律

交通事故的小時(shí)分布規(guī)律可以反映1 d中人們交通活動(dòng)規(guī)律及外界自然環(huán)境對(duì)交通安全的綜合影響[5]。人在不同時(shí)段的交通活動(dòng)規(guī)律、人體生理機(jī)能、環(huán)境亮度及道路交通量分布是有顯著差異的，但表現(xiàn)出一定的規(guī)律性[6-7]。為了更好地觀察事故數(shù)量的小時(shí)分布規(guī)律，特將1 d的24 h以每間隔2 h的方法進(jìn)行分段，分布規(guī)律如圖3所示。

圖3 隧道交通事故小時(shí)分布特點(diǎn)

由圖3可知，1 d中不同時(shí)段的交通事故分布呈現(xiàn)較大的差異。00：00—02：00、08：00—10：00是2個(gè)事故高發(fā)期，14：00—16：00為另一個(gè)小高發(fā)期，且00：00—12：00事故率占整天事故數(shù)的65%，明顯高于12：00—24：00的事故率。原因是：00：00—02：00這段時(shí)間駕駛員會(huì)出現(xiàn)注意力不集中，反應(yīng)延遲的現(xiàn)象，易導(dǎo)致事故；08：00—10：00這段時(shí)間是早高峰，車(chē)流量大，交通擁堵；14：00—16：00出現(xiàn)事故小高發(fā)期，這段時(shí)間是1 d中溫度最高的時(shí)間段，駕駛員在隧道駕駛?cè)菀桩a(chǎn)生光線眩暈，白天車(chē)流量大，但事故數(shù)和晚上差不多，說(shuō)明夜間更容易出事故。主要是由于夜晚外界環(huán)境亮度低，駕駛員在多個(gè)隧道間進(jìn)出行駛時(shí)環(huán)境變化大，其視覺(jué)無(wú)法準(zhǔn)確判斷隧道輪廓和空間位置，從而引發(fā)事故。

2.2 交通事故空間分布特征

2.2.1 交通事故與隧道長(zhǎng)度的關(guān)系

為探究交通事故與隧道長(zhǎng)度的關(guān)系，將收集到的350起交通事故按照隧道長(zhǎng)度進(jìn)行分類整理，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以發(fā)現(xiàn)，事故數(shù)量與隧道長(zhǎng)度大致成正比，但隧道長(zhǎng)度與事故率并不是簡(jiǎn)單的線性相關(guān)關(guān)系，其具有這樣的規(guī)律：當(dāng)隧道長(zhǎng)度在某一范圍內(nèi)時(shí)，隨著隧道長(zhǎng)度的增加，事故率呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì);當(dāng)隧道長(zhǎng)度超過(guò)某一界限時(shí)，事故率隨著隧道長(zhǎng)度急劇上升。

圖4 隧道長(zhǎng)度與事故率的關(guān)系

2.2.2 交通事故區(qū)段分布特征

在高速公路隧道的不同路段，駕駛員的操作特性和隧道的運(yùn)行環(huán)境特性不同[8]。隧道內(nèi)照明過(guò)渡段長(zhǎng)度和人體對(duì)明暗環(huán)境的適應(yīng)規(guī)律，駕駛員在隧道路段的駕駛行為是非對(duì)稱的[9]。按行駛方向，以隧道出入口為基準(zhǔn)點(diǎn)，分別為區(qū)段A(隧道入口過(guò)渡路基段)為隧道入口前方100 m；區(qū)段B(隧道入口段)為隧道入口內(nèi)100 m；區(qū)段C為隧道中間路段；區(qū)段D(隧道出口段)為出口內(nèi)100 m；區(qū)段E(隧道出口過(guò)渡段)為隧道出口外100 m。以此將隧道劃分為5個(gè)區(qū)段[10]，具體劃分形式如圖5所示。

圖5 隧道縱向區(qū)段劃分

表2 不同長(zhǎng)度隧道事故發(fā)生區(qū)段頻數(shù)對(duì)比

根據(jù)收集隧道事故詳細(xì)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)得到5個(gè)區(qū)段的事故分布，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。隧道不同區(qū)段的事故率與隧道長(zhǎng)度有著極大的相關(guān)性[11]，如圖4所示。

1) 短隧道和中隧道中間段的事故率高于出入口的事故率，而入口和出口的事故率基本相當(dāng)。短隧道入口過(guò)渡段和出口過(guò)渡段事故率也基本一致。這一現(xiàn)象可以解釋為：對(duì)于中短隧道，由于隧道長(zhǎng)度較短，駕駛員在出入口段的視覺(jué)差異不大，不會(huì)出現(xiàn)很明顯的“黑洞效應(yīng)[14]”和“白洞效應(yīng)[15]”；而在隧道中間路段，因隧道較短，往往沒(méi)有設(shè)置照明系統(tǒng)，易引起交通事故。由于短隧道在出入口過(guò)渡段的環(huán)境、光線差異性不大，因此事故率基本相同。

2) 長(zhǎng)隧道出入口段的事故率高于中間區(qū)段。根據(jù)隧道長(zhǎng)度細(xì)分，發(fā)現(xiàn)隧道長(zhǎng)度接近2 000 m比隧道長(zhǎng)度在1 000 m左右時(shí)，出口段的事故率明顯上升。當(dāng)隧道長(zhǎng)度小于1 000 m時(shí)，駕駛員基本不需要適應(yīng)明顯的環(huán)境改變。長(zhǎng)度接近2 000 m時(shí)，由于逃逸心理，駕駛?cè)藛T易產(chǎn)生恐懼和壓抑感，會(huì)不自然地提高速度來(lái)滿足視野的連貫性，易因超速導(dǎo)致事故發(fā)生。

2.3 交通事故隨隧道平縱斷面分布特征

2.3.1 隨坡度的分布特征

不同的隧道坡度對(duì)隧道路段交通事故的影響程度是不同的，如圖6所示。通過(guò)繪制事故隨隧道坡度變化的分布特征，可以發(fā)現(xiàn)：長(zhǎng)陡下坡路段是隧道交通事故的主發(fā)路段，約占總事故比例的54%；隧道坡度在-2%左右浮動(dòng)時(shí)，事故數(shù)猛增。對(duì)此主要有2方面的原因：1) 長(zhǎng)陡斜坡路段重型貨車(chē)和普通車(chē)輛速度差較大，容易發(fā)生追尾事故；2) 長(zhǎng)陡斜坡路段在氣候狀況惡劣時(shí)，駕駛易受天氣影響，如冬季雨雪季節(jié)，長(zhǎng)陡濕滑路段不利于駕駛員掌控車(chē)輛。

圖6 隧道事故隨坡度的分布特點(diǎn)

2.3.2 隨隧道平曲線半徑分布特征

對(duì)京珠北高速路公隧道事故發(fā)生段的平曲線半徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖7所示。由圖7可發(fā)現(xiàn)：高速公路隧道交通事故主要發(fā)生在曲線路段，且平曲線半徑越小，事故發(fā)生率越高，尤其在平曲線半徑為1 000 m左右時(shí)事故率明顯升高。其原因是曲線路段如果平曲線半徑過(guò)小，使得曲線過(guò)急使得車(chē)輛視距受限，操作難度加大導(dǎo)致交通事故發(fā)生頻率增加。為此，在進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)避免出現(xiàn)曲線路段，當(dāng)曲線路段無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)注意控制平曲線半徑，使得隧道曲線段平緩延伸。

2.4 交通事故原因特征

為了找出交通事故的主要原因，把交通事故按照事故原因進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，規(guī)律如圖8所示。

造成隧道交通事故的主要原因可大致概括為人為因素和車(chē)輛因素：人為因素有操作不當(dāng)、緊急避讓、避讓不及、剎車(chē)不當(dāng)及追尾事故，車(chē)輛因素有車(chē)輛故障、車(chē)輛著火、剎車(chē)失靈及車(chē)輛爆胎等。

圖7 隧道事故隨平曲線半徑的分布特征

圖8 交通事故原因

人為因素[12]造成隧道路段交通事故共225起，占總共事故的64.57%。由于高速公路為全封閉式設(shè)計(jì)[13]，一般禁止非機(jī)動(dòng)車(chē)輛和行人在路上行駛，所以其交通事故主要是駕駛?cè)说牟僮鞑划?dāng)造成。一般來(lái)說(shuō)，駕駛員的不當(dāng)行為有超速駕駛、疲勞駕車(chē)、錯(cuò)誤操作、車(chē)距不夠等方面。因此，針對(duì)這一特點(diǎn)，需加強(qiáng)對(duì)駕駛員的操作意識(shí)和駕駛習(xí)慣培養(yǎng)，同時(shí)要不斷強(qiáng)化高速公路監(jiān)控措施和完善駕照積分制度，從根源上降低隧道交通事故率。

2.5 交通事故車(chē)輛類型分布特征

通過(guò)對(duì)京珠高速公路粵境北段從2003年至2015年的350起隧道交通事故車(chē)型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到事故車(chē)型分布如圖9所示。隧道路段事故車(chē)型以大貨車(chē)為主，所占比例為60%，其次為大客車(chē)，占比16%。研究顯示，大貨車(chē)是隧道交通事故中的主要車(chē)型，對(duì)隧道安全運(yùn)營(yíng)威脅很大。究其主要原因有：隧道中運(yùn)行的大貨車(chē)一般為重載貨車(chē)，它與其他各類車(chē)輛的動(dòng)力性能、車(chē)速、外形尺寸、爬坡能力、負(fù)載程度差別較大。在交通流的特征方面，重型貨車(chē)在長(zhǎng)斜坡路段會(huì)與普通車(chē)輛產(chǎn)生較大的速度差，引發(fā)事故的可能性增大。

2.6 交通事故天氣分布特征

圖9 隧道交通事故車(chē)型分布

外界天氣對(duì)交通事故有很大的影響，為了方便研究事故與天氣的關(guān)系，將交通事故按照天氣情況進(jìn)行分類，如表3所示。

表3 2003—2015年天氣狀況分布比例

從表3可知，京珠北高速公路路段的天氣狀況中陰天和雨天占很大比例，占全部天氣狀況的84%，而晴天分布天數(shù)則相對(duì)較少，為16%。計(jì)算不同天氣狀況下的相對(duì)事故率可以看出，絕大多數(shù)的隧道交通事故發(fā)生在晴天，相對(duì)事故率高達(dá)25%；而陰天和雨天的相對(duì)事故率則不足5%，由此可見(jiàn)，高速公路隧道受陰雨天氣的影響較小。

3 預(yù)防及改進(jìn)措施

針對(duì)交通事故主要發(fā)生特征，為預(yù)防交通事故強(qiáng)化措施、落實(shí)整改，保障公路安全暢通，保持交通安全的良好形勢(shì)，提出如下改進(jìn)措施：1) 改進(jìn)駕駛員考核方法，建立日益完善的交通制度。2) 針對(duì)大貨車(chē)這一主要事故車(chē)源，建議采用定期或不定期對(duì)大重型貨車(chē)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。對(duì)嚴(yán)重違章的駕駛員除進(jìn)行教育和行政處罰之外，并對(duì)其超載貨物實(shí)行卸載轉(zhuǎn)運(yùn)。3) 在長(zhǎng)下坡路段事故多發(fā)點(diǎn)，重新鋪設(shè)新型、先進(jìn)的紅色警示路面罩面，增加路面的摩擦系數(shù)。4) 在隧道設(shè)計(jì)中，盡量避免小半徑曲線，對(duì)于地形起伏大的隧道路段，應(yīng)注意路段間的過(guò)渡段設(shè)計(jì)，避免重型貨車(chē)在過(guò)渡段出現(xiàn)較大的速度差。5) 加大高速信息牌更新力度，及時(shí)更新天氣情況，減少駕駛員操作失誤。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)京珠高速公路7座隧道中從2003—2015年發(fā)生的350起交通事故綜合分析，得出以下認(rèn)識(shí)：

1) 從2003—2015年，隧道交通事故逐年顯著遞減，1年中1月、4月、5月和7月—9月和1 d中08：00—10：00是事故多發(fā)期和多發(fā)段。

2) 隧道長(zhǎng)度與事故數(shù)量關(guān)系不顯著，但隧道不同區(qū)段的事故率與隧道長(zhǎng)度相關(guān)性顯著。

3) 分析隧道事故主因是人為造成，其次是車(chē)輛，且以大貨車(chē)為主，其次為大客車(chē)。

4) 分析高速公路隧道事故受天氣的影響很小，發(fā)生事故的天氣分布情況與全年天氣分布情況無(wú)明顯的正相關(guān)關(guān)系。

以上隧道交通事故認(rèn)識(shí)雖然是基于京珠北高速公路7座隧道統(tǒng)計(jì)分析得出的，在某些事故特征方面可能有局限性，但其依舊可有效指導(dǎo)當(dāng)?shù)厮淼拦芾頇C(jī)構(gòu)針對(duì)性地采取隧道安全預(yù)防措施，為隧道執(zhí)法機(jī)關(guān)提供事故分布規(guī)律，指導(dǎo)其建立完善的執(zhí)法體系。同時(shí)，對(duì)于隧道交通事故的上述研究也能夠?yàn)樗淼涝O(shè)計(jì)人員在隧道長(zhǎng)度、隧道平曲線和坡度設(shè)計(jì)方面提供寶貴的啟示。