隧道進口安全保障措施有效性評價

張鑫

(寧夏交投高速公路管理有限公司，寧夏銀川 750005)

0 引言

截至2020年底，我國公路隧道已建成21316 處、2199.93 萬延米，然而我國高速公路隧道路段交通事故數(shù)卻一直居高不下；尤其是在隧道進出口段，不但交通事故的發(fā)生率高，而且每次發(fā)生的交通事故的嚴重性也比一般的高速公路路段更甚。本文選取了三個隧道安全評價指標，分別是平面線形指標、縱面線形指標和照明指標，通過對隧道安全評價指標的量化，在量化的基礎上分析安全指標，提出了關于提高隧道進口安全性的相關建議。隧道進出口過渡段的設計對隧道的運行安全具有重要影響，也對我國公路隧道的研究和發(fā)展具有重大的經(jīng)濟效益和社會意義。

1 安全評價指標的選取與量化

根據(jù)評價體系的原則，隧道進口安全保障措施評價體系的構建，可以從評價指標選取、評價方法選擇、評價指標量化三方面出發(fā)，完成隧道進口安全保障措施有效性評價。

1.1 評價指標的選取

道路設施的評價指標很多，針對本文研究內(nèi)容而言，選擇隧道進口道路平面線形指標、縱面線形指標、隧道進口照明指標為主要指標。

1.2 評價方法的選擇

就目前而言，評價方法的種類極其多樣，比如層次分析法、模糊綜合評價法、秩和比法（RSR）、灰色綜合評價法等，每種評價方法各有其優(yōu)劣。結合本文研究內(nèi)容，本文主要選擇模糊綜合評價法。模糊綜合評價法大致過程如下所示：

確定評價對象影響因素；

確定評價等級集合；

確定評價因素權向量；

合成模糊綜合評價結果向量；

對結果進行綜合分析。

1.3 評價指標的量化

根據(jù)選取的評價指標選擇合適的函數(shù)進行指標的標準化處理。

1.3.1 平面線形指標

隧道進口段很多都采用曲線，但平面線形的平曲線半徑不能過小。根據(jù)相關資料，隧道進口段道路最小平曲線半徑要盡量與隧道內(nèi)保持一致，車輛在曲線上的行駛特性[1]，可用下面公式計算得出結果：

式（1）中：R為曲線半徑；V為設計速度；φh路面與輪胎的摩阻系數(shù)（標準取0.05～0.06）；Ih為超高橫坡度（規(guī)定取2%～4%）。

受多種因素影響，車輛在隧道進口段的速度分布域極廣，本文設計部分速度作為參考可以得到表1（數(shù)據(jù)取整）。

表1 隧道進口段曲線一般最小半徑

1.3.2 縱面線形指標

變坡點是縱面線形的一個重要因素，它是縱斷面上兩個相鄰坡度的交點，變坡點的設置對駕駛人的行車視距影響很大，變坡點設置得不合理會導致駕駛人在經(jīng)歷隧道內(nèi)外不同的行車環(huán)境時出現(xiàn)行車視距過小。因此，本文用洞外變坡點與隧道進口洞口的距離作為縱面線形的指標[2]。

圖1 中，A 為洞外變坡點，C 為洞內(nèi)變坡點。隧道規(guī)定：保證距洞口5s 設計速度長度范圍與隧道內(nèi)縱坡度保持一致，還有“3s 設計速度線形一致原則”和公路坡長規(guī)定，本文設計部分速度作為參考可得下表2（數(shù)據(jù)取整）。

表2 隧道進口變坡點與洞口距離

1.3.3 隧道進口照明指標

隧道照明對隧道安全的作用是非常重要的。在隧道進口段，駕駛人受“黑洞效應”的影響很大[3]，而在隧道進口段設置照明設施可以有效地減少暗適應時間，保障隧道進口行車安全。

通過參考隧道照度對駕駛人的影響，結合駕駛人視覺暗適應過程的變化規(guī)律[4]，可以將隧道分成不同的幾個部分，針對每個不同的部分提供不同的照明設置。由于本文研究分析方向原因，所以只針對隧道進口段進行分析計算。將行車位移、照度、駕駛人瞳孔面積變化速度作為初始因子。

（1）采用極值法對初始因子進行標準化處理

式（2）中:Xi為標準化后的變量值;X 為標準化前的變量值；Xmax為標準化前的最大值；Xmin為標準化前的最小值。

（2）用歐式公式計算每部分之間距離：

式（3）中：Rab為ab 兩點之間的距離；Xa,Xb為行車位移；ωa,ωb為瞳孔面積變化速度；La,Lb為無照明條件下的照度值。

式（3）將隧道進口段劃分為了不同區(qū)段，但在本文研究背景下只考慮隧道進口段。

（3）隧道進口段照明條件

式（4）中：F為駕駛人生理心理最小負荷度；α、β、δ、γ為參數(shù)，由隧道進口段的外界環(huán)境和駕駛人生理心理特性決定；L為亮度；V為行車速度；?為亮度系數(shù)。

在隧道進口段，照明亮度有最低要求，在駕駛人駛進隧道洞口的過程中，照明亮度是隨著車輛行進方向逐漸降低。

2 隧道進口道路設施指標分析

在隧道進口道路設施指標中，根據(jù)量化分析平面線形指標、縱面線形指標和照明指標。

2.1 平面線形指標分析

隧道進口段的平曲線要用大半徑的曲線，而且平曲線的要素點與隧道洞口要保持一定的距離，可以采用直線或者同一半徑的平曲線，這樣才能保證隧道進口段的道路線形有這良好的誘導效果，也能實現(xiàn)光線的過渡，據(jù)相關研究表明，隧道進口段曲線段路線的轉角一般設置為大于7o。

2.2 縱面線形指標分析

在隧道進口段，變坡點的設置極為重要，在上文的指標量化中，對隧道進口變坡點與洞口距離進行了分析，變坡點與洞口合適距離的設置能讓駕駛人在駛近洞口的過程中擁有良好的行車視距，能有效保障行車安全。在設置變坡點時，除了參照設計規(guī)范，還應對隧道的整體情況進行綜合分析[5]，如果車輛在隧道進口段能以理想速度（隧道限速值）勻速行駛，能讓不同車輛的速度差值較小，不同車輛之間互不干擾，這樣的縱坡被稱為隧道進出口段理想縱坡。

2.3 隧道進口照明指標分析

在隧道照明設計中，在隧道進口段需要在隧道接近段內(nèi)，在保證達到一定照明亮度以便駕駛人能清楚地看到即將駛入的隧道口的基本路況的基礎上，應盡量逐步降低環(huán)境照明亮度，以縮小洞內(nèi)外的照明亮度差，降低“黑洞效應”的影響。降低“黑洞效應”可以在隧道進口前設置減光措施，比如綠化景觀、遮陽板等。

3 結語

本文通過對隧道進口安全評價指標的評價與分析的研究，可以得到以下結論:隧道進口段的平曲線要用大半徑的曲線，而且平曲線的要素點與隧道洞口要保持一定的距離。變坡點與洞口合適距離的設置能讓駕駛人在駛進洞口的過程中擁有良好的行車視距，能有效保障行車安全。在隧道進口段，照明亮度有最低要求，在駕駛人駛進隧道洞口的過程中，照明亮度隨著車輛行進方向逐漸減少。