关于大型地下通道交通环境的分析研究

2018-03-26于恩亚姜海艳

山西建筑 2018年24期

于恩亚姜海艳

(1.湖北建科国际工程有限公司，湖北武汉 430070； 2.湖北城市建设职业技术学院，湖北武汉 430205)

1 概述

随着经济的发展和城市的扩容，城市交通在迅猛发展，而路面资源有限，经济发达城市的土地资源越来越宝贵，有限的地面道路资源无法满足日益增加的城市交通量的需要，导致交通拥堵的状况越来越多。如何解决交通量快速增长的要求，又不占用过多的土地资源，是广大城市交通建设需要亟待解决的问题。近些年来，许多大城市开始大量修建地下通道工程，把人流、车流从地面和空中引入地下，疏散地上交通，缓解交通拥挤状况。

地下通道工程由于位于地面以下，不但可以进行交通疏解，而且不占城市地面以上用地，还兼具国防作用，因此城市地下通道的建设正在世界范围内兴起。但由于通道位于地面以下，和地面道路及高架桥相比，又有不同的特点。

2 大型地下通道交通环境的特点

城市地下通道工程包括城市地下隧道、地下立交、地铁、跨越水底的隧道、地下高速公路等，通过对目前已经运行或即将运行的地下通道工程，比如厦门的翔安隧道、厦门的第二西通道工程、武汉的东湖隧道工程、天津地下通道等工程，在交通运行环境方面比如光线、行车视距、建筑限界、运行速度、交通组织及噪声等方面进行分析，进而总结出目前大部分地下通道工程存在的问题。

2.1 光线问题

相对于地上交通，地下通道处于半封闭的环境，除了通道两端的进、出口之外，中间部分都是被衬砌结构物包裹，通道内由于缺乏自然光，驾驶员精神紧张的同时还会失去方向感。因此，通道内部需要有足够的光亮，在出入口段形成光线自然过渡。在大部分中长地下通道中，通常采用灯光照明解决光线不足的问题。

通道照明与道路照明的显著不同是通道在昼间也需要照明，而且昼间照明比夜间照明更加复杂。主要的困难问题是在通道入口及其相邻区段需要考虑人的视觉适应过程。对于夜间照明，由于通道内的光线普遍比洞口外部亮度高，而人眼由暗向明视觉的调节速度极快，除了通道出口处要做必要的光线过渡之外，通道其他部分都不存在光线弱的问题，行车光线条件相对较好。对于白天照明，由于通道内的光线普遍比外面的光线暗，需要在通道入口处设置光线由亮到暗的过渡段。

通过对大多数通道的实际调研，在实际运营过程中采用钠灯照明的较多，而钠灯能耗较大，运营单位迫于通道照明运营和维护的成本压力，大多数通道在运营时长时间关闭一些回路的灯具，造成通道内光线偏暗，明暗交错，亮度不均匀，容易使驾驶员产生视觉疲劳，给行车安全带来了极大的安全隐患。致使运营和设计的意图脱节。

2.2 视距及建筑限界问题

从地上道路进入地下通道，是由一个开放的空间进入一个封闭的空间，由于通道建筑限界及空间的原因，地下通道内不如地上交通视野开阔，驾驶员看到的只是前后非常狭窄的视野区域。

随着地下空间的拓展与开发，近些年来地下互通立交也在大量建设，地下互通不但包括行车道主线，还有匝道。通常主线的平纵面线形指标较高，除了在视野上可看到的区域较小外，在视距上基本可以满足要求。相对于通道主线，匝道通道由于半径较小、纵坡较大，竖曲线半径较小等因素的存在，匝道的部分视线被通道壁遮挡，行车视距相对较差，若地下通道匝道的选型不合理，很容易导致视距不足，产生交通事故，且一旦发生事故将难以疏导，造成的损失也是难以估计的。因此，仅满足设计速度下的停车视距是不够的，必须严格保证匝道在实际运营的行车速度(或预测值)下的停车视距。

2.3 交通组织及交通流特性问题

通过对多条地下通道及地下互通立交的交通组织研究分析，总结出地下通道交通流特征如下。无匝道的地下通道，比如武汉东湖隧道，交通组织及交通流特性比较简单：

1)在正常行驶条件下，所有车辆各行其道，不得变线；除非有事故车辆占道，并有信号指令方可变线。在通道内一般没有其他车道可用，所以在事故发生点上游易发生拥挤现象或造成堵塞。

2)通道内限速，并且禁止超车，为此通道内一般分道标志线为实线。

3)通道内不得停车。如车辆发生故障，行驶的车辆不得不停车时，需要停在右侧的紧急停车带内。

如果地下通道内部设有匝道，那么交通流特性将十分复杂。地下通道主线上行驶环境、交通流特性与普通通道一致；在匝道汇入或者分流处，存在分流和合流点处，由于分岔通道的出现，交通流特性出现了改变。受到匝道行驶信号判断和线形、坡度等的因素限制，与在普通地上交通相比，行驶到分岔通道时交通流具有如下特性：

1)通道里面分叉段速度会低于地上交通分叉段的速度。

2)根据时段交通量的不同，车辆之间的安全距离，会大于或小于一般道路上的安全距离。

3)车速相对较低且不允许超车，车辆在车道的分配比较均匀。

2.4 运行速度问题

运行速度是衡量车辆行驶的一项重要的指标，其变化是道路通行能力评估、交通安全管理及管制、道路规划的基础，也是道路服务水平、交通拥挤的判定基础。不同的行驶条件下车辆的运行速度也是不同的。

从交通安全的角度来讲，大多数城市的地下通道主要是供小汽车及中型车辆用，通过采用交通管制的方式，比如限高等措施，将大型车辆分离出来。通过对几个城市中地下通道内车辆的运行速度分析，基本上分为三种模式：在晚上11点至第二天凌晨6点时段，通道内车辆比较少，车辆处于自由流状态，此时车辆速度可以达到通道内限速的最大值；在早上6点至9点、下午5点至7点之间，属于上下班高峰期，此时段车流处于拥挤状态，再加上地下通道的相对封闭性，会对驾驶员造成一定的生理、心理上的压力，此时车辆的运行速度一般只有限制速度的30%～40%左右，甚至更低，此时段也是最容易导致交通事故；在上午9点至下午5点之间时段，由于上下班高峰期已过去，车流进入了一个相对均匀的状态，此时交通量车速服从正态分布，运行速度一般在限制速度以下。

2.5 噪声问题

地下通道里面的噪声源来自多方面，比如通道内气流产生的噪声、汽车行驶期间发动机噪声、轮胎和地面的摩擦噪声、车辆本身的振动噪声、刹车时噪声。由于地下通道空间封闭，这些噪声集中在一起产生的声音污染相当严重，有时会超过100 dB，远超地上道路55 dB的标准，司乘人员经过地下通道时甚至会产生短暂的耳鸣现象，这让很多人在经过地下通道时会情绪急躁。

2.6 废气问题

城市地下通道中产生的空气污染源也是来自多方面的，其主要是车辆产生的废气，烟雾及粉尘等。废气中CO,CO2,SO2及NO2的浓度较大，废气及粉尘污染不但对人体健康有害，对行车安全也十分不利。

由于地下通道空间狭小，除长度较短的通道采用自然通风外，其他都需要采用机械通风方式排除废气和烟雾。地下通道的通风方式同时设置送风管道和排风管道，通道内基本上不产生沿纵向流动的风，只有横方向的风流动。这种方式，在对向交通时，车道的纵向风速大致为零，污染浓度的分布沿全通道大体上均匀。但是在单向交通时，应为交通方向的影响，在纵向能产生一定风速，污染浓度由入口至出口有逐渐增加的趋势。

因此地下通道要加强通风系统的维护与保养，确保正常运作。一旦通道内部发生交通事故，必须在最短时间内清理现场，防止出现塞车现象，一旦出现塞车现象，车辆空转产生的废气将大幅度增加。

2.7 温度问题

通过对多个地下通道内部的温度进行调查研究，一般通道出口的温度要比入口的温度高十几摄氏度，通常通道中间的温度是最高的。比如夏天武汉长江隧道入口温度约40 ℃，出口温度达到了53 ℃，隧道中间则达到了65 ℃，这远超司乘人员及隧道内管理养护人员可以承受的程度。通道内部的空气温度一旦超过50 ℃，车辆上的空调将无法工作，同时内部过高的温度会使周围的衬砌产生一定的温度应力，影响衬砌结构的安全性，因此，将通道内部的温度控制在合理的范围内，不但有利于安全驾驶，而且有利于通道衬砌结构的安全。