隧道安全管理度及与运营效益关系的研究

2018-01-22李立倪健李芹

青岛科技大学学报(社会科学版) 2017年4期

李立+倪健+李芹

[摘要]以分析影响隧道安全管理的五大因素为基础，提出隧道安全管理度的概念和定义，并且以隧道交通量为核心变量，建立隧道安全管理与运营效益的关系模型，应用该模型对某隧道工程项目进行实例验证。验证结果表明，隧道安全管理度计算数据与模型计算数据一致，符合实际情况，该研究在隧道安全管理方面具有指导意义。

[关键词]隧道安全管理；安全管理度；隧道运营效益

[中图分类号]F54 [文献标识码]A [文章编号]1671-8372（2017）04-0027-04

Abstract：Based on the analysis of five factors that affect the tunnel safety management， this study puts forward the concept and definition of the degree of tunnel safety management， and takes the tunnel traffic flow as the core variables so as to establish the relation model between the agree of the tunnel safety management and the operation benefits， as well as verifies a certain tunnel project by applying this model. The results show that the calculation data of the degree of tunnel safety management is in no difference with the model calculation data， conforming to the reality. The research is of guiding significance in tunnel safety management.

Key words：tunnel safety management； the degree of safety management； the operation efficiency of tunnel

我國是世界上拥有隧道量最多的国家之一。截至2015年，全国已经建成使用的公路隧道为14006处，隧道的总长度为1268.39万米。其中，特长隧道744处，总长度为329.98万米，占比分别为5.3%和26%；长隧道3138处，总长度为537.68万米，占比分别为22.4%和42.4%。隧道在国家经济和社会发展进程中已经显现出重要的影响力，并与人民群众便利出行和生活质量提高息息相关[1]。但受空间封闭性、照明亮度及空气灰尘等因素的影响，隧道内部环境具有极大的局限性，诱发事故的因素较多，而且一旦发生事故，往往会造成较大的损失。目前整个社会对隧道安全管理系统的投入明显不足，人们仍然将隧道安全管理视为工程管理部门内部的事务，整体的隧道安全管理系统或体系尚未真正建立起来。

一、隧道安全管理研究现状及问题

现有的隧道安全管理研究，偏重属性研究，真正基于隧道安全管理需求的量化研究很少，而涉及整个隧道安全管理评价系统全面量化的研究更少。这种研究状况，既阻碍了对隧道安全管理度的研究，也限制了隧道安全管理工作的深化，大大落后于国内外隧道工程发展和隧道安全管理的迫切需求。

造成这一研究现状的原因主要有三个方面：一是隧道安全管理要素的细分尚未引起研究者的重视，泛泛而论的研究缺乏系统性和针对性的方案设计，隧道安全管理难以得到具体落实；二是隧道安全管理尚未被纳入隧道工程管理和运营的内生要素，相关研究成果多偏重于交通流量和建设安装经济效益等局部指标的描述，缺少对隧道安全管理与经济效益的系统分析；三是缺乏对隧道安全管理与运营效益关系模型的相关描述，缺乏将隧道安全管理与运营效益直接挂钩的案例研究，缺乏支撑隧道安全管理度评价的应用成果。

本文由我国隧道安全管理需求入手，分析影响隧道安全的主要因素，在此基础上进行隧道安全管理度测算，并对隧道安全管理度与隧道运营效益进行拟合度分析。

二、隧道安全管理要素及其量化

（一）隧道安全管理要素

隧道安全管理要素主要包括人、车、路、环境、养护管理5大类[2]。按照5类要素的相互关系，可以使用层次分析方法，建立综合评价体系，分为5个一级指标13个二级指标，判定各个指标的权重，进而确定隧道安全管理要素系统（见图1）。

（二）隧道安全管理度及其范围划分

隧道安全管理度反映了隧道安全管理水平。通常，将隧道安全管理度评价范围设定在0～1。数值越是趋向于1，表示隧道安全管理水平越高，隧道越安全；数值越是趋向于0，则表示隧道安全管理水平越低，隧道越不安全。一般来说，安全管理度为1（极端的安全），或者为0（极端的不安全）的情况是不存在的，可以予以排除。

为便于隧道安全的现场管理并综合考虑理论研究的需要，拟设定安全管理度0.5为安全管理的可接受与不可接受的临界值。当隧道安全管理度小于0.5时，表示隧道安全管理水平处于不可接受的状态，隧道处在不安全状态；当隧道安全管理度大于0.5时，表示隧道安全管理水平处在可接受状态。

在系统参考国内外隧道安全管理研究资料，并征询相关专家意见的基础上，将隧道安全管理水平分为5个不同的等级：好、较好、较差、差、不可接受，并对其赋予量化数值（见表1），据此进行隧道安全管理度的相应评价。

（三）隧道安全管理度的计算

首先，确定隧道安全管理度指标。指标体系V={人，车，路，养护，环境}。其中，人指标体系V1={管理人员，交通参与人，应急救援人}，车指标体系V2={机动车速度，机动车组成，状况}，路指标体系V3={交通组织，道路类型，道路宽度}，养护指标体系V4={土建养护，设备养护}，环境指标体系V5={内部环境，外部环境}[3]。endprint

其次，明确指标体系的权重。由于整个评价体系的影响因素较多，为提高各个指标体系的准确性，拟采用层次分析法和目前通行的Matlab计算软件计算各指标的权重。

相应的体系架构如下：人指标体系V1={管理人员，交通参与人，应急救援人}={V11，V12，V13，V14，V15}，车指标体系V2={机动车速度，机动车组成，机动车状况}={ V21，V22，V23}，路指标体系V3={交通组织，道路类型，车路宽度}={ V31，V32，V33 }，养护指标体系V4={土建养护，设备养护}={ V41，V42，V43 }，环境指标体系V5={内部环境，外部环境}={V51，V52 }[4]。

三、隧道交通量对隧道安全管理度的影响

隧道交通量是表示隧道内交通负荷及交通密度的重要参数。通常情况下，隧道安全管理水平越高，隧道行车的舒适性、安全性越高，吸引的交通车辆数量就越多，二者会形成一种相互促进的关系[5]。因此，我們不仅可以通过隧道交通量对隧道安全管理度进行研究，还可以将其作为反映隧道运营效益的重要数据。

本文选取湖北、山东、陕西、重庆、福建、上海等省市较有代表性的公路隧道为样本实证研究两者的关系，运应用Microsoft excel软件，对样本相关进行计算，建立隧道交通量与隧道安全关系的数量表（见表2）。

由图2可知，隧道交通量与隧道安全管理度密切相关，但二者的关系是非线性的。一个显著的表现是，当隧道安全管理度在一定范围内降低时，隧道交通量并不是线性地随之下降；反之，隧道安全管理度提高后，隧道交通量也非直线上升。两者之间往往在一定的数据范围内，相互促进，相互影响。但是，从大数据的范围看，二者的发展态势是高度一致的。

四、基于交通量约束的隧道运营效益评价

五、模型验证及结论

（一）实例评价

以B隧道为实例对模型进行验证。B隧道项目全长7800米，采用BOT（建设-运营-转移）模式建设，隧道单独收费，已投入运营6年。该隧道采用了目前国内最新的机电系统，安全性和可靠性较高，在国内具有典型性，其运营效益在一定程度上可代表国内隧道的较高水平。另外，该项目投资规模和工程量较大。选用该项目验证本文提出的模型，具有代表性。

（二）隧道安全管理度评价

应用层次分析法与Matlab软件，计算隧道安全管理度影响要素所占的权重（见表3）。

运用专家评分法，对B隧道项目安全管理度的影响要素进行逐项打分，得到评价结果（见表4）。

应用式（1）和式（2），计算得到隧道的安全管理度，因此隧道的安全管理水平为较好。

（三）模型验证及结论

通过基础调研工作，获得B隧道的标准车收费为20元/标准车，日均收费总额为59万元；应用隧道交通数据流量统计软件进行数据分析，得到B隧道的日均交通量约为3万辆（标准车）。按照式（5），反算隧道安全管理度，实际计算数据与模型计算数据基本一致，所建模型符合实际情况。

[参考文献]

交通运输部.2015年交通运输行业发展统计公报[EB/OL]. （2016-05-06）[2017-02-24].http：//zizhan.mot.gov.cn/zfxxgk/bnssj/zhghs/201605/t20160506_2024006.html.

韩彦斌，曾艳华，张玉春.高速公路隧道内交通事故的影响因素及防治措施[J].铁路与公路设计，2009，29（3）：62-64.

李芹，倪健，刘凯.基于安全管理度的隧道安全管理与运营效益量化模型研究[J].安全与环境工程，2016（2）：85-89.

李芹.基于事故分析的隧道安全管理与经济效益量化研究[D].青岛：青岛科技大学，2012.

Mashimo H. State of the road tunnel safety technology in Japan[J]. Tunnelling and Underground Technology，2002（17）：145-152.