隧道出入口车辆轨迹分析

曾粤

摘 要：为了提高隧道出入口路段的安全性，得到隧道出入口路段的车辆运行特性，对隧道出入口的车辆进行轨迹分析和换道分析，在重庆主城区选择了3条高速公路隧道和3条快速路隧道，利用无人机航拍，采集了快速路隧道和高速公路隧道出入口的轨迹偏移值，并记录了车辆的换道特性。结果表明：隧道出口段的偏移值比隧道入口段的偏移值更集中;在出、入洞口处断面的轨迹偏移值范围均为-50 cm～50 cm，隧道外的轨迹偏移值范围在-100 cm～100 cm;隧道出入口段的换道车辆的行驶轨迹主要集中在距离隧道进洞口100 m～250 m之间。

关键詞：轨迹偏移;隧道出入口;道路安全

驾驶员驾驶车辆在隧道入口处一般为显著的减速过程，而驾驶在隧道出口则表现为加速过程[1]。王雪松等[2]研究了不同车道宽度下的车辆运行特征，分析表明车道宽度对车辆运行速度和轨迹偏移没有影响。在白天，驾驶人驾驶车辆到隧道进洞口处时，会觉得洞内很黑暗，而驾驶人驾驶车辆到隧道出口时，会觉得洞口外很亮，光线变化对比均很强烈，因此在隧道进口和出口易出现“黑洞效应”和“白洞效应”现象，且“白洞效应”对行车的影响大于“黑洞效应”[3]。车辆的行驶速度大小与离散程度与事故的严重程度和事故发生率密切相关。方仲权[4]建立了能计算出隧道群路段限速值的模型，以可变限速方法为基石，缓解交通拥堵问题，并建立可变限速模型。马聪[5]等建立了多元统计回归的隧道路段运行速度模型。赵友功[6]对隧道黑点进行辨别，并提出了提升交通安全的方法。

1 车辆轨迹偏移值分析

由于在出入洞口处，车辆会产生白洞效应或黑洞效应，且进入隧道前和出隧道后的行驶环境也不相同，因此，研究不同断面对车辆轨迹偏移值的影响。通过分析得出，出口段偏移值比入口段偏移值更集中，入口段两个断面的偏移值差的均值为12 cm，出口段两个断面的偏移值差的均值为9 cm;在出口段，出隧道后的轨迹偏移值相对出洞口处的偏移值向右。在出、入洞口处断面的轨迹偏移值范围均为-50 cm～50 cm，隧道外的轨迹偏移值范围在-100 cm～100 cm，在进入隧道前和出隧道后的轨迹偏移值比隧道洞口处的离散性大，这可能是因为隧道外道路更开阔，驾驶员的驾驶自由度增加。入洞口和出洞口处的轨迹偏移值变化趋势相同。

2 车辆换道分析

车辆换道也是影响隧道出入口交通安全的重要因素。车辆换道是为了获得更好的驾驶环境，或者是驾驶员为了达到期望的速度行驶而进行换道。在高速公路隧道出入口路段，从中间车道换道到快车道的车辆比例最高，这是因为换道车辆中小车比例最高，而且小车倾向于往快车道靠拢，这是由于小车动力性能好，小车驾驶员追求较快的行驶体验。

对高速公路进洞口路段和出洞口路段进行观察分析，可发现车辆换道起终点特征。高速公路入口段换道车辆的行驶轨迹主要集中在距离隧道进洞口150 m～250 m之间，出口段换道车辆的行驶轨迹主要集中在距离隧道出洞口130 m～225 m之间。进洞口前150 m车道分界线变为不可变道的实线，出洞口后140 m车道分界线变为可变道的虚线，隧道洞口前的车辆换道行为主要在可变道虚线的和不可变道实线的分界点附近发生。通过数据分析发现，当驾驶人驾驶的车道正前方20 m～90 m有车辆时，驾驶人也会想换道，提前换道，以获得更好的驾驶体验并且使得换道行为更安全。

在快速路隧道入口段，车辆从中间车道换道到快车道的比例最高，在快速路隧道出口段，车辆从慢车道换道到中间车道的比例最高。通过对快速路进洞口前路段和出洞口后路段进行观察分析，可发现车辆换道起终点特征。快速路入口段换道车辆的行驶轨迹主要集中在两个区段，分别是距离隧道进洞口100 m～150 m之间和隧道进洞口175 m～250 m之间;出口段换道车辆的行驶轨迹主要集中在距离隧道出洞口110 m～160 m之间。进洞口前130 m车道分界线变为不可变道的实线，出洞口后100 m车道分界线变为可变道的虚线，隧道洞口前的车辆换道行为主要在可变道虚线的和不可变道实线的分界点附近发生。通过数据分析发现，当驾驶人驾驶的车道正前方20 m～60 m有车辆时，驾驶人也会想换道，提前换道，以获得更好的驾驶体验并且保证驾驶安全。

3 结论与研究展望

（1）在高速公路隧道出入口路段，换道车辆中小车比例最高，而且小车倾向于往快车道靠拢;在快速路隧道入口段，车辆从中间车道换道到快车道的比例最高，在快速路隧道出口段，车辆从慢车道换道到中间车道的比例最高。

（2）在高速公路隧道路段，当驾驶人驾驶的车道正前方20 m～90 m有车辆时，驾驶人也会提前换道;在快速路隧道路段，当驾驶人驾驶的车道正前方20 m～60 m有车辆时，驾驶人会提前换道。

（3）车辆在隧道入洞口和出洞口处的轨迹偏移值变化趋势相同。

参考文献：

[1]杨轸，郭忠印.隧道进出口车速变化研究[J].上海公路，2006（1）：48-51.

[2]王雪松，王婷，陈亦新.基于驾驶模拟技术的公路隧道车道宽度运行影响分析[J].中国安全科学学报，2016，26（6）：36-41.

[3]胡立伟，陈政，张婷.基于高原地区高速公路特长隧道路段的跟车特征与安全性研究[J].公路交通科技，2018，35（1）：112-120.

[4]李雪玲.高速公路长隧道车辆运行速度分析与安全措施研究[D].西安： 长安大学，2012.

[5]方仲权.山区高速公路隧道群路段限速技术研究[D]. 西安： 长安大学，2017.

[6]马聪，张生瑞，王亚群.高速公路隧道路段小客车运行速度预测模型[J].长安大学学报（自然科学版），2018，38（4）：95-101.

[7]赵友功.高速公路隧道速度特性分析及安全策略研究[D].西安：长安大学，2010.