公路隧道出口与主线收费站最小安全间距研究

安文娟，李志锋，李远哲

(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆　400067)

公路隧道出口与主线收费站最小安全间距研究

安文娟，李志锋，李远哲

(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)

摘要：界定高等级公路隧道出口与其主线收费站的最小间距定义，分析隧道出口与主线收费站距离过近可能造成的行车事故，探讨高等级公路隧道出口与收费站最小间距设置的影响因素。从行车安全角度出发，提出隧道出口与收费站的最小间距包含收费排队长度、安全停车视距、变道安全行驶距离等3段距离，并给出这3段距离各自的计算方法。以苏埃隧道为例，提出苏埃隧道出口与其主线收费站的最小间距计算值。

关键词：公路隧道；主线收费站；最小间距；交通安全

在山区城市，受地形地貌条件和社会经济资源的限制，高等级公路桥隧结构物的比例大幅度提升，部分地区桥隧比例超过了总里程的70%。目前，我国高等级公路仍在实行收费政策，而延伸到城市内的高等级公路其桥梁和隧道随着交通拥堵问题的日益突出而逐渐取消了单独收费。但在一些中小山区城市，由于政府财政能力有限，许多大型桥梁和隧道构筑物采用 BOT或PPP模式建设，且由于多数中小城市交通拥堵问题还不是十分突出，并受限于管理体制等多方面的原因，因此仍存在市内桥梁和隧道单独设站收费的情况。

我国《高速公路收费站及收费广场设计规范》(2001年报批稿)第3.2.1-4 条文规定：主线收费广场应与特大桥、隧道等保持一定的间距设置，其间距在1 km以上为宜。此规范条文说明中未对隧道与收费广场的间距作强制性规定，也未给出明确和具体的安全间距计算方法，从而导致高等级公路设计过程中，当因城市土地资源匮乏而不得不采取超标设计时，该条文规定未能作为评价设计方案安全性的有效依据。此外，当前国内对这方面的研究几乎空白，而隧道与主线收费广场距离过近的设计方案确实存在，且两者间距过近时对道路运营的安全性确实有影响，因此值得深入分析和研究。

1隧道出口与主线收费站间距过近的交通事故特点

本文对隧道出口与收费站间距过近的交通事故进行了分析和总结，认为其主要具有以下特征。

1) 车辆在收费广场频繁减速、停止和起动、加速。在收费广场区域，驾驶员常常把注意力放在寻找空闲车道、通行券及费用缴付上，若隧道出口距离收费广场过近，驾驶员从隧道出来存在“明适应”不良情况，往往不易及时识别指路、指示等交通标志，车辆不能及时变换车道至合适的收费窗口，从而容易发生车辆碰撞事故。

2) 在交通量较大的情况下，收费站有发生堵车的可能性。如果堵车距离较长，车辆驶出隧道时存在“明适应”的反应过程，不易发现前方堵车，可能来不及减速停车，易发生追尾事故。另外，如果堵车堵至隧道内，则由于视线不佳，车辆在隧道内更容易发生追尾事故，且若遇突发情况，前后路段均封死的话，后果则更加严重。

2隧道出口与主线收费站最小安全间距的定义

隧道出口与收费广场的最小安全间距是保证隧道与收费广场区域交通安全的一项重要指标，是在满足驾驶者“明适应”、收费标志视认、车辆变换车道和减速停车收费的前提下，隧道出口与收费岛岛头之间必须保持的最小距离，如图1所示。

图1　隧道出口与收费广场安全间距

3影响隧道出口与收费站最小安全间距的因素

由隧道出口距离主线收费站过近的事故特点分析可知，收费排队长度和车辆驶出隧道后的安全行车距离是影响隧道与收费广场区域交通安全的2个主要因素。而收费排队长度取决于收费方式与交通量，安全行车距离受视觉适应特点、交通信息获取和收费广场交通特点等因素影响。因此，合理确定隧道出口与收费站之间的最小安全间距需考虑以下影响因素。

1) 交通量。在收费广场服务效率一定的情况下，交通量越大，收费排队长度就越长，发生收费拥堵的概率也就越大。

2) 收费方式。收费方式决定了收费效率。目前收费站普遍采用ETC与MTC相结合的收费方式。ETC车辆数占总收费通过车辆的比例越大，收费效率就越高，发生收费拥堵的概率也就越低。

3) 视觉适应特点。当车辆高速驶出隧道出口时，剧烈的明暗过渡会导致驾驶者瞳孔急剧收缩，瞳孔面积变化率迅速增加，如果其超过驾驶者明视觉适应能力，则将产生瞬时盲期，即所谓的“视觉震荡”[1]。驾驶员瞬时盲期期间需保证行车道上没有任何障碍物。

4) 交通信息获取。在隧道出口与收费广场之间应保证设置交通标志和交通诱导设施所需的距离，便于驾驶员在该距离内识别、认读一系列的交通信息后，有足够的时间决策、操作[2-3]，保证安全减速并将车辆停在合适的收费车道。

5) 收费广场交通特点。若车辆未行驶在合适的收费车道上，则需减速并变换车道。若隧道出口距离收费站较近，车辆来不及变换车道时，则可能会引起交通流紊乱甚至引发交通事故[4]。

4隧道出口与收费站最小安全间距计算

隧道出口与收费站安全间距的计算模型分为2部分，一部分是收费排队长度计算模型；另一部分是车辆安全行车距离模型。本文以汕头市苏埃隧道(单向3车道，1级公路标准兼具城市主干道功能)为例，分析最不利情况下高速公路隧道出口与主线收费站安全间距的计算模型，即分析在最大预测交通量情况下的排队长度L1模型，安全停车视距L2模型，及驾驶员通过隧道后减速变道至停车排队缴费需要的安全行驶距离L3模型(包含明适应距离La模型、标志视认距离Lb模型、变道行驶距离LTT-1模型)，如图2所示。由于高等级公路上小客车的行驶速度比大货车快得多，当此最小间距满足小客车的安全行驶要求时，其必然也满足大货车的安全行驶要求。因此，本文仅以小客车为例来计算隧道出口与收费站之间的最小安全间距。

图2　隧道出口与收费广场最小间距示意

4.1收费排队长度L1

车辆通过收费站首先需减速，然后排队缴费，最后加速驶出收费站。收费排队系统中车辆停车收费排队长度L1计算公式为：

根据设计资料，苏埃隧道单向收费车道含3个年票收费车道、1个ETC收费车道和2个人工收费车道。年票收费针对本地车辆，ETC和人工收费针对外地车辆。排队长度计算方法按停车收费和不停车收费2种情况进行分析。

4.1.1停车收费排队长度L11计算

4.1.2不停车收费排队长度L12计算

考虑隧道出口与收费站的安全间距，排队长度应按照最不利的情况取最大值，即L1=L11= 71.2 m。

4.2安全停车视距L2

车辆变道完成后需要行驶一段距离以保证其能安全停车至排队收费。小客车停车视距采用路段运行速度计算值计算[5]，计算公式为：

式中：Sc为小客车停车视距，m；v85为运行速度计算值，km/h；t为空驶时间，即反应时间，取2.5 s(判断时间1.5 s，运行时间1.0 s)；g为重力加速度，取9.8 m/s2；f为纵向摩阻系数，依运行速度和路面状况而定。

不同运行速度下小客车的安全停车视距见表1。

表1　安全停车视距L2

4.3变道安全行驶距离L3

小客车驾驶员驾车通过隧道后减速变道至停车排队缴费需要的安全行驶距离L3包含明适应距离La、标志视认距离Lb及变道行驶距离LTT-1。

4.3.1明适应距离La

小客车从隧道暗处驶出到明处，人眼视力适应时间约1～3 s，按有利于行车安全的角度考虑，明适应时间取3 s。根据不同运行速度计算出明适应距离La，见表2[6]。

表2　明适应距离La

4.3.2标志视认距离Lb

在一定的运行速度下，某距离外的道路交通标志可被驾驶者清楚辨认，该距离为标志视认距离[7]。不同运行速度下路侧标志视认距离的一般取值见表3。

表3　标志视认距离Lb

4.3.3变道安全行驶距离LTT-1

小客车从外侧车道T变道至内侧车道T-1的安全行驶距离包括：小客车等待内侧车道T-1可插入间隙时行驶的距离LT1、驾驶员判断可插入间隙反应时间内所行驶的距离LT2、驾驶员变换车道车辆横移时所行驶的距离LT3。小客车每变换1个车道所需要的安全行驶距离LTT-1计算公式为：

不同运行速度下，车辆每变换1个车道所需的安全行驶距离值见表4。

表4　变道安全行驶距离LTT-1

以苏埃隧道为例，驾驶员从最内侧车道变道至最外侧收费车道最多需要变道5次，即所需要的最大安全行驶距离L3=La+Lb+5LTT-1。

5隧道出口与收费站最小安全间距取值

由上述计算可知，高等级公路隧道出口与主线收费站之间的最小安全间距L的取值与隧道所在道路的设计速度、交通量、车道数及收费站的收费车道数、收费方式等因素有关，因此不同道路其最终计算得到的L也不相同。就苏埃隧道而言，按上述方式计算得到的L为1 043 m。

6结束语

本文从我国高等级公路隧道建设现状出发，对高等级公路隧道出口与主线收费站之间的最小间距进行了定义，在充分考虑隧道出口与主线收费站如果过近可能引起的交通事故特点的基础上，探讨了高等级公路主线收费站与隧道出口最小间距的设置与主线交通量、车道数、设计速度、收费站车道数、收费方式等因素的相关性，从而推导出该最小间距应包含车辆排队长度、驾驶员安全停车视距和变道安全行驶距离等3段距离，并给出了每段距离的具体计算方法。但隧道出口与其主线收费站之间的最小间距的最终确定随具体工程的不同而有所不同。

参 考 文 献

[1]杜志刚，潘晓东，杨轸，等.高速公路隧道进出口视觉震荡与行车安全研究[J].中国公路学报，2007，20(5)：101-105.

[2]魏澜.城市道路平面交叉口与隧道出口最小安全间距探讨[J].福建建筑，2012(6)：62-64.

[3]吕晓东.高速公路互通式立交与其他设施净距研究[D].西安：长安大学，2011.

[4]汪锋.立交出口与隧道衔接段的交通条件分析[J]. 公路工程，2013，38(1)：174-179.

[5]华杰工程咨询有限公司.JTG/T B05—2004公路项目安全性评价指南[S].广州：广州出版社，2004.

[6]赵一飞，陈敏，潘兵宏. 隧道与互通式立交出口最小间距需求分析[J]. 长安大学学报(自然科学版)，2011，31(3)：68-71，89.

[7]王少飞，李伟聪，林志，等.三车道高速公路隧道出口与互通式立交最小间距研究[J].公路交通技术，2013(6)：103-107.

[8]任福田，刘小明，荣建. 交通工程学(第二版)[M].北京：人民交通出版社，2008.

[9]安文娟，李远哲，周健，等.汕头市苏埃隧道交通安全性评价咨询报告[R]. 重庆：招商局重庆交通科研设计院有限公司，2014.

Research on Minimal Safe Clearance between Highway Tunnel Exit and Mainline Toll Gate

AN Wenjuan, LI Zhifeng, LI Yuanzhe

Abstract:This paper defines the minimal clearance between highway tunnel exit and mainline toll gate, analyzes the driving accidents possibly caused by closer distance of tunnel exit from mainline toll gate, and probes into the influence factors for setup of the minimal clearance between highway tunnel exit and toll gate. Starting from the viewpoint of driving safety, the paper proposes the minimal clearance between tunnel exit and toll gate includes 3 distances, namely length of toll queue, safe stopping sight distance and safe driving distance of changing lanes, and presents respective calculation methods for 3 distances. With Suai Tunnel as an example, the paper proposes the calculated value of the minimal clearance between Suai tunnel exit and mainline toll gate.

Keywords:highway tunnel; mainline toll gate; minimal clearance; traffic safety

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.03.028

收稿日期：2015-11-04

作者简介：安文娟(1987-)，女，湖北省黄冈市人，硕士，工程师。

文章编号：1009-6477(2016)03-0128-04中图分类号：U459.2

文献标识码：A