曲线隧道视距安全评价原理及应用研究

刘琦 闻爱祥

摘要：隧道视距不足会造成严重交通事故。文章在分析现有隧道视距计算和检验方法的基础上，基于停车视距理论，阐述了隧道洞口视距基于运行速度的评价原理，推导了曲线隧道内停车视距、平曲线半径及横净距应满足的几何关系，并将横净距计算值与实际值进行比较，作为评价洞内视距的依据。

关键词：公路隧道;视距;运行速度;横净距;评价

中图分类号：U458 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.033

文章编号：1673-4874（2019）09-0114-02

0引言

隧道因处于一个相对封闭的环境中，往往是道路事故黑点路段，在事故总数、受伤人数、死亡人数方面，比例均高于一般公路路段。资料统计显示，公路隧道里程虽仅占公路总里程的0.03%，但隧道交通事故数、死亡人数依次占公路交通事故的0.36%、0.5%，且高速公路隧道交通事故占全部隧道交通事故的59.44%。究其原因，其中隧道视距不足是较重要的影响因素。

關于隧道视距，国内外的专家学者进行了大量的研究。杜志刚、余昕字等针对隧道出入口“黑洞”“白洞”效应，提出高速公路隧道光环境改善新思路，通过加强隧道内弱视觉参照系，构建多频、多尺寸、多形状的诱导系统，提升驾驶员对速度、距离、方向、位置的准确感知，优化视距视区，达到预防交通事故目的。陈雨人、付云天、汪凡等通过实车现场采集车辆位置、速度、加速度以及驾驶人视觉图像并结合路线参数，建立基于支持向量机的视距计算模型，对山区高速公路隧道段的行车视距进行检验。孙璐、秦玉秀等基于可靠度理论构建行车视距功能函数，分析隧道行车视距可靠性与曲线半径、横净距等影响因素的关系，得出隧道内行车视距失效的概率随着曲线半径、路面摩擦系数、设计净高、横净距的增大而减小，随着运行速度的增大而增大的结论。任会、张进华提出了针对隧道视距采取加大隧道平曲线半径和加宽内轮廓两种方案提高隧道安全性。总之，随着隧道视距理论研究的逐步深入，在实际工程中，其安全评价显得尤为重要。本文基于运行速度、横净距计算等方法，分别对高速公路曲线隧道洞口、洞内视距进行分析，研究停车视距的设计安全性。

1视距计算

隧道洞口视距是以车辆运行速度分别计算小客车和大货车的停车视距;洞内视距则从停车视距、转弯半径及所需要的侧向横净距等三者之间关系出发，计算横净距。当停车视距、横净距的计算值小于设计值时，表明视距设计满足要求，行车安全。

1.1停车视距计算

《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）依据设计速度分别按小客车、货车规定每条车道停车视距，如表1所示。该值是判断设计路线视距是否满足的依据。

实际应用中，小客车、货车在路上行驶，需要的停车视距分别采用式（1）、式（2）进行计算。式（1）、式（2）中：

S。——小客车停车视距（m）;

S——货车停车视距（m）;

V——小客车、货车分别对应的运行速度（km/h），由路段运行速度模型计算取值;

t——反应时间，（小客车取2.5S，包括判断时间1.5S，运行时间1.0S;货车根据运行速度取值，如表2所示。）;

g——重力加速度，取9.8m/S;

f——纵向摩阻系数，依运行速度和路面状况而定;

i——路线纵坡度（%）。

从表1、表2、式（1）、式（2）可看出，相同运行速度条件下，货车的停车视距比小客车停车视距大得多，这主要因为货车制动性能差，紧急制动时，轴间不均匀载荷会使一条轴发生侧滑导致其它车轴失稳。尽管载重车驾驶员由于视点高能看见远处的障碍物，并且速度极慢，但这一优势不足以弥补货车不良的制动性能，特别在侧向视距受限制的地点，应提供较长的停车视距和采取其它补救措施.

1.2 横净距计算

隧道内司机视线开阔程度决定了视距和视区大小，而横净距是直接影响因素。取视距最不利位置即隧道所在的圆曲线段计算横净距，对停车视距进行评价，如图1所示。

由图1推导得出：

式（3）-（5）中：

R——车道中心线的平曲线半径;

S——停车视距;

m——计算横净距。

2视距评价

2.1停车视距评价

车辆行驶中应保证的停车视距，由式（1）、式（2）分别计算所得，当计算值大于设计值（规范值）时，洞口的视距设计不满足停车视距要求，需修改设计或在此路段采取相应的安防措施，提醒驾驶员减速行驶;反之，当计算值小于设计值时，洞口停车视距满足要求。

2.2 横净距评价

式（3）-（5）反映了隧道视距、横净距、平曲线半径三者之间的关系。由图1计算得到：

式（6）、式（7）中，W、W为车道宽度;L、L为侧向宽度，L取0.5m，L取0.75m;J取0.75m。

根据式（5）计算得到的横净距，与式（6）、式（7）的实际设计值（从隧道横断面设计图上获取）相比较，若计算值小于实际值，则横净距满足要求，继而表明停车视距也是安全的。若计算值大于实际值，则此处视距不满足要求，应调整隧道设计包括加大曲线半径或者重新设计隧道横断面，确保隧道洞内视距满足要求。

3工程实证

某拟建高速公路，设计速度采用80km/h，全线A1-88共8个标段，设置隧道5座（1号-5号隧道）。其中，特长隧道6430m/1座，长隧道10587m/3座，短隧道625m/1座。

3.1洞口评价

查阅本项目设计图纸，1号隧道为未限速的短隧道，其余隧道限速80km/h。以车辆在各隧道入口处运行速度，由式（1）、式（2），分别计算小客车与货车所需视距，对隧道入口视距进行检查，计算结果如表3所示。

从表3看出，1号隧道小客车与货车运行速度分别为110km/h、80km/h，计算洞口视距最大分别为182.25m、119.38m，与表1比较，小客车视距不满足要求，但货车视距满足;其余隧道小客车、货车计算视距分别小于表1中设计速度80km/h对应的规范值110m、125m，隧道入口视距满足要求，设计较安全.

3.2 洞内评价

因限速，隧道内最大运行速度为80km/h，根据式（3）-（5），以平曲线半径、隧道横净距为设计指标，结合设计图纸，对洞内视距进行评价，计算结果如表4所示。

由表4可知：

（1）平曲线半径：隧道左转、右转半径最小临界值分别为535.40m、448.15m。经核查，本项目5座隧道中5号隧道处圆曲线半径最小，其值为1168.75m（左线）、1135.75m（右线），均大干视距所需的临界半径值。

（2）横净距：计算得出隧道左侧所需最大横净距为1.29m，右侧所需最大横净距为1.33m。经查阅隧道横断面设计图纸，左、右侧横净距设计值分别为3.125m、3.375m，均大干计算横净距值。

综上，本项目5座隧道洞内视距经半径、横净距验算，结果表明隧道洞内视距满足行车安全需求。

4 结语

（1）基于运行速度计算停车视距，用该值与对应等级的规范值比较，难以满足要求，存在视距不足，尤其小客车，主要是运行速度偏高于设计速度。因此，位于平直路段上的短隧道，须采取必要的减速措施，包括竖立减速标志牌、设置减速震荡标线等。

（2）隧道洞内视距选用横净距评价，既简单而直观地反映视距设计是否满足要求，又做到横净距与停车视距二者的协调统一。

（3）当洞内视距不满足要求时，通过调整半径来满足视距，虽优化了线形，但增加了工程造价。通过增大隧道横净距来改善视距，其优点是视区增大，工程造价增加较少;缺点是洞内路容不美观且增加的横向宽度不能提供使用，造成资源浪费。