山區(qū)雙向通行小半徑曲線(xiàn)隧道優(yōu)化方法研究

摘要：針對(duì)山區(qū)雙向通行小半徑曲線(xiàn)公路隧道行車(chē)環(huán)境不佳、安全事故多發(fā)的問(wèn)題，文章選取昔宜隧道為依托工程，研究山區(qū)單洞雙向公路隧道的優(yōu)化方法。從運(yùn)行安全的角度，對(duì)昔宜隧道行駛車(chē)輛的行駛速度和車(chē)道保持情況進(jìn)行調(diào)研分析；基于調(diào)研結(jié)論和昔宜隧道實(shí)際，提出設(shè)置視線(xiàn)誘導(dǎo)系統(tǒng)和洞口防護(hù)、提高檢修道邊緣與路面的視認(rèn)性等優(yōu)化措施。研究表明：在改善前的昔宜隧道中，行駛車(chē)輛普遍存在超速行為，并且對(duì)車(chē)道保持存在著一定的偏差；通過(guò)對(duì)昔宜隧道的行車(chē)環(huán)境進(jìn)行改造升級(jí)，可以有效提升駕駛?cè)藢?duì)行車(chē)速度的感知以及車(chē)道的保持能力，進(jìn)而有效提升了昔宜隧道路段的行車(chē)安全性。

關(guān)鍵詞：山區(qū)單洞雙向公路隧道；小半徑曲線(xiàn)路段；行駛速度；車(chē)道偏移；行車(chē)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)

中文分類(lèi)號(hào)：U452.1+3A411334

0引言

受中西部山區(qū)地形條件和建設(shè)成本等因素限制，山區(qū)干線(xiàn)公路隧道多為單洞雙向通行隧道，且往往為小半徑曲線(xiàn)隧道。同時(shí)，隧道外多連續(xù)急彎、橋隧連接和連續(xù)下坡等不良線(xiàn)形組合。研究數(shù)據(jù)表明，雙向車(chē)道公路的曲線(xiàn)路段是道路交通事故的高發(fā)點(diǎn)［1］，而在這樣復(fù)雜路段中的隧道行車(chē)段，車(chē)輛行駛具有更高的危險(xiǎn)性。因此，以單洞雙向公路隧道為研究對(duì)象，在對(duì)其安全性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出改善措施，對(duì)于提升山區(qū)單洞雙向公路隧道行車(chē)安全水平具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)山區(qū)曲線(xiàn)隧道展開(kāi)了諸多研究。張?zhí)鞓?lè)［2］以干海子隧道為研究對(duì)象，分析了小半徑曲線(xiàn)隧道的線(xiàn)形與照明對(duì)行車(chē)安全的影響。周海宇［3］從隧道的交通特性和駕駛員的視覺(jué)特性出發(fā)，提出了改善小半徑曲線(xiàn)隧道的安全保障技術(shù)。洪玉川［4］從事故致因和駕駛員視覺(jué)特性出發(fā)，對(duì)山區(qū)公路隧道洞口線(xiàn)形指標(biāo)展開(kāi)深入分析，并給出了保障安全行車(chē)的洞口行車(chē)的線(xiàn)形指標(biāo)。高偉［5］對(duì)山區(qū)高速公路隧道長(zhǎng)大下坡路段的限速問(wèn)題展開(kāi)研究，并具體制定了其限速的實(shí)施流程。楊少偉等［6］通過(guò)對(duì)駕駛員在隧道入口段行駛狀態(tài)的分析，建立了隧道洞口段緩和曲線(xiàn)計(jì)算模型。楊理波等［7］基于室內(nèi)仿真實(shí)驗(yàn)，定量分析了高速公路隧道小半徑曲線(xiàn)路段反光環(huán)的線(xiàn)形誘導(dǎo)的實(shí)際效果。朱婧等［8］以雅西高速鐵寨子小半徑隧道為對(duì)象，重點(diǎn)分析了反光環(huán)在不同路段的合理布局。宋志洪［9］以秦嶺公路隧道群為研究對(duì)象，分析了不同隧道線(xiàn)形對(duì)交通安全的影響特點(diǎn)。胡順?lè)澹?0］對(duì)山區(qū)高速公路隧道群的交通事故特征展開(kāi)研究，結(jié)果表明碰撞是隧道群交通事故的主要形態(tài)，且事故主要發(fā)生區(qū)段為隧道出入口段。杜博英等［11］以運(yùn)行安全的角度作為切入點(diǎn)，對(duì)公路隧道的幾何線(xiàn)形設(shè)計(jì)提出了參考建議。張生瑞等［12］分析了運(yùn)行速度與路段距離的函數(shù)關(guān)系，并具體分析了隧道群不同位置的危險(xiǎn)程度。

上述文獻(xiàn)中的研究對(duì)象基本是高速公路隧道，且主要從照明以及線(xiàn)形設(shè)計(jì)的角度等對(duì)隧道彎道路段的交通安全展開(kāi)研究，缺乏針對(duì)山區(qū)單洞雙向公路短隧道的交通安全研究。因此，本文通過(guò)具體調(diào)研，進(jìn)一步分析昔宜隧道的交通安全問(wèn)題，并根據(jù)現(xiàn)階段存在的問(wèn)題，提出具體的交通安全保障措施。

1昔宜隧道調(diào)研分析

1.1實(shí)驗(yàn)路段

本文選取214國(guó)道云南省境內(nèi)的瀾滄江至臨滄段的昔宜隧道為實(shí)驗(yàn)路段。昔宜隧道為單洞雙向兩車(chē)道隧道，隧道全長(zhǎng)為175 m，全隧道位于R=251 m，Ls=45 m的左轉(zhuǎn)曲線(xiàn)內(nèi)，縱坡為+3.00%，行車(chē)道寬2×4.5 m，人行道寬2×0.75 m，有效凈寬10.50 m，有效凈高為5 m。同時(shí)，隧道內(nèi)部無(wú)照明設(shè)施，限速40 km/h。

在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集中，為了使選取的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)具有合理性，在昔宜隧道中部及出入口兩側(cè)布設(shè)三個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。同時(shí)，針對(duì)隧道外的采集點(diǎn)，參照《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20-2017）［13］中的規(guī)定，當(dāng)行車(chē)速度為40 km/h時(shí)，其停車(chē)視距為40 m。因此以停車(chē)視距為參考距離，在隧道洞門(mén)往外40 m的距離分別設(shè)置兩個(gè)采集點(diǎn)。具體數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的分布如圖1所示。

1.2數(shù)據(jù)采集對(duì)象及采集方法

研究表明，隧道中事故的主要類(lèi)型為追尾和撞擊側(cè)墻，而導(dǎo)致追尾和撞擊側(cè)墻的主要原因是駕駛員超速行駛和車(chē)道保持不當(dāng)［14］。因此，本文選用行駛車(chē)輛的車(chē)速分布情況以及車(chē)輛行駛軌跡偏移情況對(duì)昔宜隧道展開(kāi)安全性評(píng)價(jià)分析。

車(chē)速的采集方法主要是由實(shí)驗(yàn)人員在相應(yīng)的調(diào)研點(diǎn)使用手持雷達(dá)測(cè)速儀分別對(duì)兩個(gè)方向車(chē)輛的行駛車(chē)速進(jìn)行采集；而車(chē)輛軌跡偏移數(shù)據(jù)的采集，則通過(guò)攝像機(jī)進(jìn)行錄像，采集車(chē)輛輪胎與右側(cè)標(biāo)線(xiàn)的橫向距離b，具體如圖2所示，然后根據(jù)式（1）所示的計(jì)算方法計(jì)算車(chē)輛偏移車(chē)道中心的數(shù)值d。

d=a2-[JB（（]b+L2[JB））]（1）

式中：d——車(chē)道偏移距離；

a——車(chē)道寬度；

b——車(chē)輛邊緣與車(chē)道邊線(xiàn)的距離；

L——車(chē)身寬度。

2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2.1行駛車(chē)速數(shù)據(jù)分析

表1為不同車(chē)型在不同測(cè)量點(diǎn)的平均速度的分布數(shù)據(jù)，圖3則顯示了不同車(chē)型在不同測(cè)量點(diǎn)速度的分布規(guī)律。根據(jù)表1和圖3分析可知：

（1）因?yàn)槲粢怂淼赖脑O(shè)計(jì)速度為40 km/h，所以昔宜隧道路段的超速行為普遍存在，且以小車(chē)的超速現(xiàn)象最為嚴(yán)重，其次是中型車(chē)。相比于南澗至云縣方向，云縣往南澗方向車(chē)輛的超速幅度更為嚴(yán)重，這可能與云縣至南澗方向?yàn)橄缕侣范斡嘘P(guān)。

（2）不同車(chē)型在不同的測(cè)速點(diǎn)呈現(xiàn)不同的速度特征。從隧道的接近點(diǎn)到駛離點(diǎn)，行駛速度從接近點(diǎn)到中間點(diǎn)逐漸減速，從中間點(diǎn)到駛離點(diǎn)則逐步加速。

（3）數(shù)據(jù)表明，不同車(chē)型在同一測(cè)量點(diǎn)的平均行駛車(chē)速之間的車(chē)速差較大，其中小車(chē)的行駛車(chē)速最大，其次是中型車(chē)，大車(chē)的行駛車(chē)速最慢。不同行駛車(chē)輛之間的行駛車(chē)速差較大，容易導(dǎo)致追尾等交通事故的發(fā)生，不利于交通安全。

（4）采用單因素方差法分析不同車(chē)型在不同測(cè)速點(diǎn)的行駛車(chē)速，結(jié)果表明，云縣至南澗方向的車(chē)輛在入口點(diǎn)（p=0.038）、中間點(diǎn)（p=0.027）、出口點(diǎn)（p=0.034）位置處，不同車(chē)型的行駛車(chē)速存在顯著性差異。

2.2車(chē)輛行駛軌跡偏移量數(shù)據(jù)分析

根據(jù)表2和圖4分析可知：

（1）根據(jù)采集的數(shù)據(jù)可知，車(chē)輛普遍呈現(xiàn)左偏趨勢(shì)，即駕駛員更傾向于靠近車(chē)道中線(xiàn)偏移。通過(guò)結(jié)合對(duì)昔宜隧道現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研分析可知，昔宜隧道道路邊線(xiàn)標(biāo)線(xiàn)視認(rèn)性不佳，檢修道與路面之間的區(qū)分度不高，因此駕駛員為避免產(chǎn)生撞擊檢修道的事故，更傾向于往道路中線(xiàn)行駛，但這種行駛方式容易導(dǎo)致駕駛員越線(xiàn)行駛，從而導(dǎo)致與對(duì)向車(chē)輛產(chǎn)生碰撞事故。

（2）通過(guò)對(duì)不同采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)展開(kāi)分析可知，隨著車(chē)輛駛?cè)胨淼溃屏浚ㄗ笃┲饾u增加，但當(dāng)車(chē)輛逐漸駛出隧道，其偏移量又開(kāi)始逐漸減少。

（3）通過(guò)不同的車(chē)型數(shù)據(jù)展開(kāi)分析可知，在小車(chē)、中型車(chē)、大車(chē)中，以小車(chē)的車(chē)輛偏移（左偏）程度更大。結(jié)合對(duì)速度的分析，可能與小車(chē)的行駛速度更快有關(guān)。

3改善思路及對(duì)策分析

3.1改善思路

根據(jù)前文針對(duì)昔宜隧道中車(chē)輛的行駛速度以及車(chē)道偏移的分析數(shù)據(jù)結(jié)論以及對(duì)昔宜隧道的實(shí)地調(diào)研結(jié)論，具體分析昔宜隧道現(xiàn)狀的交通安全問(wèn)題以及相應(yīng)的改善對(duì)策，具體問(wèn)題及對(duì)策見(jiàn)表3。

3.2對(duì)策分析

3.2.1隧道分段分析（見(jiàn)下頁(yè)圖5）

昔宜隧道全長(zhǎng)175 m，屬于短隧道，參考《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D702-01-2014），將昔宜隧道分為接近段、入口段、中間段、出口段、駛離段，并依據(jù)照明細(xì)則要求計(jì)算各部分長(zhǎng)度。

（1）接近/駛離段：隧道出入口點(diǎn)往外一個(gè)停車(chē)視距長(zhǎng)度段，當(dāng)設(shè)計(jì)速度為40 km/h時(shí)，停車(chē)視距為40 m。

（2）入口/出口段：隧道出入口段往內(nèi)一段距離，以緩解隧道內(nèi)外的劇烈變化，考慮隧道內(nèi)反光環(huán)/條的設(shè)置，取出入口段長(zhǎng)度為42.5 m。

（3）中間段：隧道長(zhǎng)度減去隧道入口段與出口段的距離，因此，中間段取值為90 m。

3.2.2隧道內(nèi)視線(xiàn)誘導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)前文所闡述的改善思路，在隧道設(shè)置反光環(huán)、反光條等誘導(dǎo)設(shè)施，以改善隧道內(nèi)的行車(chē)環(huán)境，提升昔宜隧道的行車(chē)安全水平，具體設(shè)計(jì)方法如表4和圖6、圖7所示。

3.2.3隧道洞口安全防護(hù)系統(tǒng)

根據(jù)《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20-2017）中的規(guī)定，當(dāng)行車(chē)速度為40 km/h時(shí)，其停車(chē)視距為40 m。因此以停車(chē)視距為布設(shè)距離，在隧道洞門(mén)往外40 m距離內(nèi)為隧道接近段布設(shè)。具體設(shè)計(jì)方案如表5和圖8、圖9所示。

3.2.4實(shí)際案例

根據(jù)前文針對(duì)昔宜隧道提出的隧道行車(chē)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，結(jié)合昔宜隧道的實(shí)際行車(chē)環(huán)境，對(duì)昔宜隧道的行車(chē)環(huán)境進(jìn)行改善施工。后續(xù)調(diào)研報(bào)告表明，通過(guò)對(duì)昔宜隧道的行車(chē)環(huán)境進(jìn)行改造升級(jí)，有效地改善了隧道的行車(chē)環(huán)境，也提升了駕駛?cè)诵旭偟氖孢m性和安全性。同時(shí)，各交通設(shè)施的布設(shè)，可以有效提升駕駛?cè)藢?duì)行車(chē)速度的感知以及車(chē)道的保持能力，進(jìn)而提升昔宜隧道路段的行車(chē)安全性。

4結(jié)語(yǔ)

本文以昔宜隧道為案例，從行駛車(chē)速和車(chē)道偏移的情況對(duì)昔宜隧道的運(yùn)行環(huán)境展開(kāi)調(diào)研分析，并在綜合考慮調(diào)研結(jié)論和隧道實(shí)際環(huán)境的基礎(chǔ)上，提出了昔宜隧道行車(chē)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，具體結(jié)論如下：

（1）在昔宜隧道路段，不同車(chē)型均存在不同程度的超速行為，且超速幅度以小車(chē)最大，其次為中型車(chē)和大型車(chē)。同時(shí)，在隧道路段，同一車(chē)輛的行駛速度變化頻繁，表明駕駛?cè)舜嬖陬l繁的加減速行為，不利于行車(chē)安全。

（2）不同車(chē)輛在昔宜隧道路段行駛，均存在普遍的左偏趨勢(shì)，即駕駛?cè)烁鼉A向于往道路中線(xiàn)行駛，這種行駛方式容易導(dǎo)致駕駛員越線(xiàn)行駛，從而導(dǎo)致與對(duì)向車(chē)輛產(chǎn)生碰撞事故。

（3）通過(guò)對(duì)昔宜隧道的行車(chē)環(huán)境進(jìn)行改造升級(jí)，可以有效提升駕駛?cè)藢?duì)行車(chē)速度的感知以及車(chē)道的保持能力，進(jìn)而有效提升了昔宜隧道路段的行車(chē)安全性。

參考文獻(xiàn)：

［1］任園園.公路彎道路段行車(chē)危險(xiǎn)區(qū)域及駕駛行為模型研究［D］.長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2011.

［2］張?zhí)鞓?lè).高速公路螺旋型小半徑曲線(xiàn)隧道線(xiàn)形與照明安全研究［D］.長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2009.

［3］周海宇.山區(qū)高速公路小半徑平曲線(xiàn)隧道交通安全保障技術(shù)研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2019.

［4］洪玉川.公路隧道洞口曲線(xiàn)線(xiàn)形指標(biāo)研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2019.

［5］高偉.山區(qū)高速公路長(zhǎng)下坡隧道群限速問(wèn)題研究［D］.重慶：重慶交通大學(xué)，2018.

［6］楊少偉，洪玉川，潘兵宏.基于車(chē)輛偏移閾值的隧道洞口緩和曲線(xiàn)參數(shù)研究［J］.中外公路，2017（4）：4-8.

［7］楊理波，杜志剛，馬兆有，等.高速公路隧道小半徑圓曲線(xiàn)路段反光環(huán)有效性研究［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2018（8）：149-154.

［8］朱婧，何斌，李永江.雅西高速公路隧道視線(xiàn)誘導(dǎo)設(shè)施試驗(yàn)與研究［J］.四川水泥，2017（12）：328.

［9］宋志洪.基于線(xiàn)形設(shè)計(jì)的高速公路隧道群運(yùn)營(yíng)安全技術(shù)研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

［10］胡順?lè)?山區(qū)高速公路隧道群交通事故特征及致因機(jī)理分析［J］.公路，2016（5）：134-138.

［11］杜博英，孫鵬，劉凱豐.基于運(yùn)行安全的公路隧道線(xiàn)形設(shè)計(jì)［J］.公路，2018，63（3）：278-282.

［12］張生瑞，李耘，趙友功.山區(qū)高速公路隧道群交通安全分析方法［J］.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2011（6）：94-99.

［13］JTG D20-2017，公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［14］王輝.高速公路長(zhǎng)隧道路段駕駛?cè)搜蹌?dòng)特性研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2010.

基金項(xiàng)目：云南省交通運(yùn)輸廳科技創(chuàng)新及示范項(xiàng)目“超距雷達(dá)快速檢測(cè)車(chē)及病害智能識(shí)別系統(tǒng)研發(fā)及應(yīng)用研究”（編號(hào)：2022-23-1）

作者簡(jiǎn)介：武剛（1991—），工程師，研究方向：公路養(yǎng)護(hù)管理、檢測(cè)、設(shè)計(jì)。