高速公路隧道(群)运行环境风险因素分析

倪洪亮，焉 娜

(1.云南省交通规划设计研究院，云南 昆明 650011；2.中铁上海工程局六公司，云南 昆明 650011)

隧道工程

高速公路隧道(群)运行环境风险因素分析

倪洪亮1，焉 娜2

(1.云南省交通规划设计研究院，云南 昆明 650011；2.中铁上海工程局六公司，云南 昆明 650011)

针对我国高速公路隧道段事故多发的现状，从隧道(群)运行环境因素入手，在分析各运行环境的基础上，提出了影响高速公路隧道(群)段安全驾驶行为的各种因素，并进一步确定隧道(群)运行安全分析的研究对象。关键词：高速公路；隧道；运行环境；风险因素

高速公路隧道(群)属于高速公路路段中的特殊构造物，路段设施复杂、道路交通环境变异性大，对驾驶员安全行车有着较其它一般路段更高的要求。然而，高速公路隧道(群)运行环境对驾驶员或车辆的影响并非仅局限于隧道洞内。车辆行至隧道进口前，驾驶员发现隧道洞口的位置时、车辆驶出隧道后、车辆在两隧道间行驶过程中，即已做好进出洞口的心理准备，并根据洞口附近的运行环境采取不同的驾驶操作行为；本文根据驾驶员的这种驾驶行为特性，从其空间区域入手，详细的对高速公路隧道(群)运行环境风险性进行分析。

1 隧道(群)区域运行环境要素

从目前高速公路隧道(群)路段空间区域出发，在对其所包含的运行环境要素进行综合分析，将高速公路隧道(群)运行环境分为道路线形环境、交通工程设施环境、绿化景观环境、自然条件环境、路面性能环境及交通流环境等几个方面。高速公路隧道(群)路段运行环境如图1所示。

根据高速公路隧道(群)路段范围内运行环境的特点，将隧道(群)路段划分为如下三个不同的风险区域。

图1 高速公路隧道(群)段运行环境要素

(1)隧道进出口过渡区域。隧道进洞口前、后各5 s的设计车速行程距离，隧道出洞口前5 s的设计车速行程距离、出洞口后140 m的距离；

(2)隧道内部区域。隧道内部除进出口过渡区域外的范围；

(3)隧道群间间隙区域。隧道群中各单体隧道间的间隙区域。

2 隧道进出口运行环境过渡风险

2.1 线形过渡风险

高速公路隧道(群)进出口风险区域线形安全性影响因素可归纳为如图2所示。

图2 高速公路隧道(群)线形安全性影响因素

根据研究目标的差异，高速公路隧道(群)进出口道路线形风险性研究可分为单因素安全性研究和多因素安全性研究两类。前者是针对高速公路隧道(群)进出口线形某一特定要素，进行不同参数设计的研究，以找到最佳的设计值；后者是针对高速公路隧道(群)进出口线形的综合要素，对各类设计要素的组合方式及其参数进行研究，以找到最佳的整体线形设计值。

2.2 照明过渡风险

高速公路隧道(隧道群)进出口照明过渡行车风险主要在于照明过渡过程中的亮度值变化对驾驶员视觉的影响，即亮度过渡系数变化所引起的视觉压力。因此不同照明过渡设计下的行车风险，可以通过研究亮度过渡系数来实现。亮度过渡系数可按式(1)进行定义

(1)

式中：k为隧道进出口照明过渡系数；L1-t1为时刻的照度；L2-t2为时刻的照度；l12为车辆行驶距离；V为行驶车速。

基于高速公路隧道(群)进出口照明亮度过渡系数的定义，进出口照明过渡风险安全性研究中对照明环境的模拟要素主要包括亮度变化关键点处的亮度值，及其变化距离。

2.3 路面抗滑性能行车风险

路面的抗滑性能包括纵向和横向两个方面。纵向摩擦系数是用一个刹车轮或一个滑动轮测定的，它是轮胎与路面间的水平力(Fx)与车轮的垂直力(Fz)的比值：横向摩擦系数是用一个有角度的轮在某一偏角下测定的，它表示车辆在曲线内以及紧急驾驶横穿路面需要的抗滑能力。隧道洞内环境比较封闭，车辆行驶过程中滴落的油污、散落的细小颗粒及从洞外带入的雨水等道路污染物难以自主消散，长时间的积累则会影响隧道路表面的摩擦系数，导致路面纵向、横向摩擦系数的降低或分布不均匀，从而引发车辆追尾或侧撞的交通事故。

基于以上分析，高速公路隧道(群)进出口路面抗滑性行车风险主要为路面抗滑性变化时车辆的制动性下降风险，因此，在对这一行车风险进行安全性研究时，要针对路面的抗滑性能所对应的车辆制动性进行模拟，以讨论各种条件下的行车风险。

2.4 标志视认性风险

高速公路隧道(群)进出口风险区域交通标志视认性影响因素可归纳为如表1所示。

表1 高速公路隧道(群)进出口标志视认性影响因素

标志视认性影响因素自身因素(A)标志颜色A1、字体属性A2、设置方位A3自然因素(B)雾B1、雨B2、雪B3、白昼B4

与高速公路隧道(群)进出口线形风险性研究相似，标志视认性风险性研究同样可分为单因素安全性研究和多因素安全性研究两类。单因素安全性研究所要模拟的交通标志环境，为目标因素变化范围内参数值所对应的模拟环境。而多因素安全性研究所模拟的交通标志环境，则为影响因素交互下所对应的运行环境。

3 隧道洞内运行环境过渡风险

3.1 线形环境风险

与隧道进出口线形过渡风险类似，高速公路隧道(群)洞内风险区域线形安全性影响因素可归纳为表2所示。

表2 高速公路隧道(群)洞内线形风险性研究因素

线形风险性研究因素平面线形(A)直线段(A1)直线段长度(A11)曲线段(A2)驾驶员行车视距(A21)纵断面线形(B)不同坡度所对应的烟尘浓度(B1)

根据隧道洞内不同线形情况下风险性研究因素的分析，在对其进行安全性研究中，所要设计的模拟环境为A11、A21和B1三参数不同变化范围所对应的虚拟场景。

3.2 照明环境风险

隧道洞内照明灯具是以一定的间距连续布置，如果隧道内的亮度纵向均匀度低，路面上会连续、反复的出现亮带和暗带，即“斑马效应”，如图3。

图3 隧道内照明“斑马”效应

照明具有“斑马”效应的长度段长度为S，两“斑马”照明距离为h，则车辆以速度v在此隧道行驶时，其视觉频闪频率如式(2)

(2)

驾驶员在隧道内行驶，视觉疲劳性不仅与频闪频率有关，还与所处的频闪时间有密切联系。因此，对高速公路隧道(群)照明风险性进行研究，需要从频闪频率和隧道长度两方面，即对行车速度v、“斑马”照明距离h和“斑马”效应段长度S三参数进行不同范围的模拟研究。

4 隧道群间隙段运行环境风险

高速公路隧道群间运行环境风险主要表现为不良气象环境下各因素对行车安全的影响，运行风险影响因素可归纳如表3。

表3 不良气象环境下车辆运行风险影响因素

根据表3中各气象环境所对应的风险性影响因素的差异，在对高速公路隧道(群)间隙段气象环境风险进行安全性研究时，针对每一类气象环境发生时的影响参数，研究环境对驾驶的真实影响性，以确定各风险因素的安全性。

5 结 语

(1)从高速公路隧道(群)路段的空间区域及其所包含的运行环境要素出发，将其划分为三个主要风险段，即：隧道进出口、洞内及隧道群间隙段。

(2)三个风险段所处的道路线形、照明、自然环境等运行环境，对于隧道(群)行车安全均有不同的影响。对不同风险段进行安全研究时，要针对不同的运行环境及其所涉及的风险影响因素进行分析，以确定各风险因素的安全性、影响性。

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[3] 毛建民.公路隧道交通事故预测与预防[D].长安大学硕士学位论文，2010：37.

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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,硕士,从事公路设计。

U455

C

1008-3383(2016)02-0096-02