周漫宇

(重庆交通大学，重庆 400074)



隧道及隧道群运营安全影响因素研究

周漫宇

(重庆交通大学，重庆 400074)

【摘要】文章对隧道及隧道群运营安全影响因素进行研究。文中分五个部分，在调研的基础上，针对不同部分的作用模式，分析其存在的不足并提出相应的保障措施，最终形成了较为完整的隧道及隧道群运营安全评价体系。

【关键词】隧道工程；运营安全；影响因素

1隧道运营安全影响因素

公路隧道及隧道群路段由多种因素形成的一个复杂综合体，它们相互作用、相互制约。为了对其安全性进行科学评价，须对影响隧道路段运营安全的各种因素进行全面分析。公路隧道及隧道群运营安全涉及到隧道工程、环境工程、管理工程、机电工程等多门学科，影响因素繁多且相互作用、影响、渗透，无法也没必要对诸多因素逐一进行分析。本研究选择公路隧道及隧道群运营安全影响较大的因素展开分析。公路隧道及隧道群运营安全影响因素如图1所示。

图1　隧道及隧道群运营安全影响因素

2隧道管理体制分析

隧道管理体制的科学与否、效果如何对隧道的运营安全状态产生着重要影响，因此分析隧道及隧道群的管理体制，能为提高运营安全性提供重要依据。参阅相关文献可知，国内有部分学者对公路隧道管理体制的分析开展研究：夏永旭分析了我国公路隧道管理存在的运营安全问题，提出了解决运营安全问题的基本对策；肖昶分析了汕梅高速公路隧道管理问题，提出了提高运营安全的具体措施。根据研究及隧道交通安全现状调研，初步构建公路隧道及隧道群的管理体制影响因素如图2所示。

图2　隧道管理体制

通过对国内隧道交通安全现状的调查分析可知，在隧道管理体制中存在机构设置不当、管理效率低下等问题，严重影响运营安全性等问题，进一步凸显出提升管理体制工作效率的重要性。管理作为影响公路隧道运营安全的重要因素，是通过影响道路交通系统中人、车和路的可靠性来实现对道路交通系统整体可靠性的影响，因此这种影响可认为是间接影响。然而，国外大量研究表明，其影响依然是十分明显的，且随着智能交通管理系统建设的不断完善，管理条件因素对交通安全的影响将越来越大。下面从信息提供、管理执法两方面分析各自对运营安全的影响机理。

2.1信息提供

借助于路网沿线布设的信息采集、信息发布设施、交通控制设施等，路网信息发布可在路网范围内的控制节点如收费站入口、立交出口、停车区、服务区设置可变信息板，或隧道接近段以外的高速公路主线设置临时信息发布设施。

信息采集设施如视频设施、地面埋设线圈、微波检测器等，信息发布设施如VMS板、交通广播、短信平台等，交通控制设施如车速雷达等，利用这些监控设施对路网用户进行驾驶行为干预，避免危险驾驶行为，并进行信息提供与告知，使驾驶员提前做好准备，能有效减少二次事故的发生率。同时将事件信息及时告知有关部门，大大减少了事件的反应时间，从而缩短事件的影响时间并减轻影响程度。

根据信息的类型，交通管理部门提供的交通管理信息可分3种类型：(1)安全行车控制信息；(2)发生的事件类型的信息；(3)路径分流诱导信息。尽管3种类型信息的主要功能不同，但都直接或间接地对路网内驾驶行为的安全可靠性产生影响。显然，交通管理部门提供的上述3类管理信息，其作用都有助于确保驾驶行为的平稳过渡，有助于提高道路交通系统的可靠性。

2.2管理执法

管理执法主要是指交警、路政等交通管理部门为维护交通秩序、确保道路安全与畅通而依法对驾驶人、行驶车辆进行管理，以规范驾驶行为、杜绝各种非法改造、超重超载超限等非法车辆上路等等。

实践经验表明，管理执法严格，能有效降低交通事故率，而管理执法不严，则各种违规违法交通行为横行，交通事故率高。这些严格的管理执法措施对所在路段的道路用户有很强的震慑力，从而有效的减少了各种不法交通行为。

3隧道结构健康度分析

管理隧道及隧道群的运营安全与其结构健康度关系密切。公路隧道结构健康度状态反映隧道结构损伤或破损状态，因此，可以采用公路隧道的结构破损形态作为公路隧道健康度指标体系的候选指标。本研究在此基础上对衬砌裂缝、渗漏水、衬砌材质劣化、衬砌背后空洞、衬砌变形以及涂料剥落等影响结构健康度的因素进行分析。

对于渗漏水，采用漏水状态、pH值、冻害等作为指标。根据我国《公路隧道养护技术规范》的规定，采用有效厚度与设计厚度之比作为判断衬砌劣化的一个方面。由于在目前的公路隧道调查和检测工作中，可以得到隧道衬砌的设计厚度和实际厚度，但要得到有效衬砌厚度比较困难，用衬砌有效厚度与设计厚度之比来表示不太容易实现。

公路隧道建成后，由于多方面原因，在隧道上部衬砌背后出现较大的空洞，空洞上部的岩石因某种原因与围岩分离并突然落下，就会冲击衬砌。当衬砌的强度充足时，岩块会停在衬砌上部。当衬砌的强度不足时，衬砌就会被冲破，与岩块一起落到隧道内部。可按照我国《公路隧道养护技术规范》的规定，采用了基于空洞深度的判定标准，对隧道空洞进行评价。

4隧道机电系统分析

公路隧道机电系统主要包括闭路电视监视、交通与环境检测、交通控制与诱导、照明及照明控制、通风及通风控制、通信、紧急电话、广播、火灾检测与报警、消防、消防救援、中央控制与管理以及供配电等子系统。机电系统的完善程度、工作状态直接影响着隧道及隧道群运营安全状况。

对系统运行状态的分析和评价有利于研究这机电系统的运行，以便尽早发现问题、决策机会、确定合适的决策方案。国内对隧道机电系统研究较多，如：韩直论述了高速公路隧道机电系统目前的现状和基本组成，并展望了其发展趋势；张进华从交通安全的角度出发，阐述了高速公路隧道设计的基本要求。通过对高速公路隧道机电系统进行了切割，初步构建的高速公路隧道机电系统影响因素集。

通风系统、供电系统、电视监控系统、计算机控制系统等方面影响着隧道整体运行环境，对运营安全影响较大。

5隧道火灾救援系统分析

引起隧道火灾事故原因有：隧道电气线路或电器设备短路起火；汽车电气线路过载或搭铁等原因起火；汽车紧急制动时制动器起火；汽车交通事故起火和车上装载的危险品起火等。通过对公路隧道及隧道群火灾救援系统的分析，初步构建的高速公路隧道火灾救援影响因素集。

包括隧道火灾检测与报警系统、消防灭火对策、消防设施及救援和控制策略在内的隧道火灾救援系统对隧道及隧道群的运营安全产生的影响较大。

对公路隧道火灾可运用事故树分析法(FTA)对其成因进行分析。隧道火灾探测报警系统由中央控制室内的集中火灾报警控制器、隧道内火灾探测器、手动报警按钮以及连接电缆、配线、接线盒及必要的附件组成。隧道消防灭火的基本思路就是要考虑到隧道特殊的环境特点，隧道内发生火灾时控制灾情的方法基本上有两种，即：断氧窒息法和降温法。当隧道内发生火灾时，各种方法应相互配合使用，并结合隧道的防火分区进行考虑。为实现防火，隧道的结构物、内部装修等均应选用防火、阻燃、耐温材料，同时，选用的建筑材料在高温状态下，不能有大量的有毒气体产生。考虑到在最不利火灾的情况下，隧道结构有可能出现破损或承载力丧失现象，除要求隧道内项板采用耐火材料外，顶板和侧墙内表面还应喷涂防火涂料。根据发生火灾时的救援速度、人员的疏散能力以及车辆的运行能力，隧道的人性横通道间距约、行车横通道间距等需要计算后科学考虑。

为了保证能在发生火灾等事故时能准确迅速地操作各设备，对于在获得火灾探测器或者手报装置的情报的同时需要动作的设备，最好进行自动联动控制。为了确保当一个管理所监视的隧道数量较少时，有时也可通过监视装置确认状况后进行手动操作。

6隧道交通安全系统研究

隧道交通安全系统是一个由人、车、路和环境组成的动态系统(图3)，系统中，驾驶员接收道路、环境信息，经过驾驶员判断，进而操纵车辆，如此循环往复，所有的外界影响因素都要在驾驶员处共同作用，可见驾驶员是整个道路交通安全系统的核心和关键。

图3　道路交通系统

系统中，驾驶员从道路交通环境中获取各种信息，这种信息综合到驾驶员的大脑中，经判断形成动作指令，指令通过驾驶操作行为，使汽车在道路上产生相应的运动，运动后汽车的运行状态和道路环境的变化又作为新的信息反馈给驾驶员，如此反复循环，完成整个行驶过程。此过程中，各个环节必须协调运动，以达到系统安全。可见，车辆的行驶过程是驾驶员处理各种信息的综合表现结果，其本质是与驾驶安全行为有关的动态信息处理过程，是一种动态交通信息系统。

根据以上对道路交通系统的分析，将其应用于隧道(群)路段驾驶行为的影响因素及安全机理分析。驾驶行为是指在驾驶过程中道路环境通过对驾驶员造成的心理生理反应，进而影响驾驶操作行为。隧道是一种半封闭的空间结构，其行车环境不同于一般的开放性路段，因此，其风险致因及行车安全特性均不同于一般路段。隧道路段的驾驶行为主要来源于隧道静态运行环境因素、车辆因素、环境事件因素、管理因素与驾驶员之间的互动关系。在各因素的共同作用下，当驾驶员发生驾驶失误时，将导致交通事故的发生。

7结束语

本文通过对隧道管理体制、隧道结构健康度、隧道机电系统、隧道火灾救援系统和隧道交通安全系统对隧道及隧道运营安全影响因素进行研究。提出每个部分相应的评价标准及保障方式，此外，根据不同的部分提出了完整系统保证隧道安全运营，具有一定现实意义。

参考文献

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[4]戴忧华，郭忠印，马艳，等.高速公路隧道运行环境安全评价指标研究[J]. 同济大学学报:自然科学版，2010, 38 (8): 1171-1176.

【文献标志码】A

【中图分类号】U458.1

[作者简介]周漫宇(1994～)，男，本科，主要从事给排水方面的工作。

[定稿日期]2015-10-08