吴昌成，华佳峰，陆 宇，袁小君

(公安部交通管理科学研究所， 江苏无锡 214151)

0 引言

隧道是供汽车行驶而埋置于地层内的专用通道[1]。改革开放40年间，我国隧道数量和里程迅猛增长，2015年全国数量1.4万座，长度1 268万延米，世界排名第一。隧道可大大缩短通行里程，减少通行时间和提高通行效率，但同时也提高了交通事故发生的概率。同时给人民带来伤害是巨大的，2012～2016年我国隧道年均交通事故478起，年均死亡231人[2-4]。隧道交通安全引起了世界各国专家学者的重视：有学者提出使用视线诱导系统调控驾驶人视错觉和减少不良驾驶行为及交通事故发生[5]；胡锡岭等分析了城市隧道交通事故发生原因并提出隧道水泥路面防滑措施[5]；国外专家详细分析了隧道长度、车道宽度、路况、光照等情况和交通量及事故上的时空分布关系和研究隧道内壁的纹理和装饰等特征对驾驶安全性影响，认为逐渐变窄的纹理能够使驾驶人选择偏安全的低车速通过隧道[7-8]。研究发现年龄对驾驶人深度知觉准确性无显著影响，而驾龄和连续行车时间对驾驶人视力有显著影响[9]；有人提出在隧道出口设计渐变图层，使驾驶人瞳孔亮度过度缓和，可降低驾驶人错误操作，缓解驾驶人驶离隧道视觉白洞效应[10]；有专家提出在隧道入口安装喇叭型遮光结构，可以缓和隧道接近段的照度过度，缓解驾驶人进入隧道视觉“黑洞效应”[11]；业内人士提出隧道入口处内外断面平均车速显著差异和车辆频繁变换车道是导致隧道追尾等交通事故的主要原因[12]；还有人提出小型车的速度变化要比大型车大，隧道入口与中间易发生交通事故，小型车交通事故率要大于大型车[13]。

总体而言，目前我国对隧道交通安全的研究，大多集中在设施和驾驶人生理反应方面，而对驾驶人违法原因的研究和管理措施比较少。据统计，2012～2016年全国高速公路隧道事故中，因驾驶员超速行驶而导致的交通事故就占总数的19.9%，其余疲劳驾驶、违法行驶、违法装载、逆向行驶也分别占4.4%、4.0%、2.6%和2.6%。因此，本文针对驾驶人在通行隧道进入、经过和驶离过程中可能发生的交通安全违法行为，提出基于交通技术监控设备的机动车、行人、非机动车交通安全违法行为管理办法，提出特长隧道、长隧道、中隧道及短隧道交通技术监控系统的设置方法。研究表明：本文所提方法相对国内现状比较系统全面，对管理驾驶人安全通行隧道和预防隧道交通事故有参考价值。

1 隧道安全分析

《城市地下道路工程设计规范》(CJJ 221—2015)规定：隧道按照长度分为特长隧道、长隧道、中隧道及短隧道。据统计，2015年全国特长隧道744座，长度329万延米；长隧道3 138座，长度537万延米。文献指出2012～2016年我国隧道伤亡交通事故2 391起，致1 154人死亡，年均478起，死亡231人，其中高速公路隧道伤亡交通事故1 235起(占全国51.7%)，685人死亡(占全国59.4%)和1 674人受伤(占全国56.2%)[3]。表1为近些年国内外发生的1次死亡5人以上(简称5人事故)和1次死亡10人以上(简称10人事故)情况，从相关外事故调查报告中都指出驾驶人违法是引起隧道交通事故的一个重要方面，如国务院《陕西安康京昆高速“8·10”特别重大道路交通事故调查报告》发布2017年秦岭1号隧道交通事故直接原因之一就是驾驶人超速行驶。

表1 国内外1次死亡5人以上公路隧道事故

图1 驾驶人途径隧道各路段交通安全分析

驾驶人交通违法是引发隧道交通事故的一个重要原因。为分析驾驶人通行隧道过程违法行为特性，如图1所示，本文将隧道分“进入路段”“经过路段”和“驶离路段”3个部分。“进入路段”为位置1～2之间路段，经过路段”为位置3～4之间路段，驶离路段”为位置5～6之间路段。

进入路段：相比隧道外路段，隧道进入路段车道窄，光线暗，眼睛对车道和光线双重突变要一定适应时间，驾驶人视觉上会有“黑洞效应”。文献中提出当驾驶人白天驶入隧道时，照度过渡成“黑”，空间过渡成“洞”，驾驶人瞳孔迅速扩大，难以在视网膜聚焦，容易产生盲期[5]。假设机动车车速为100 km/h，当“黑洞效应”持续1 s时机动车将盲行27.8 m，驾驶人黑洞效应期间超速行驶有很大交通安全隐患。

经过路段：隧道经过路段光线照度低、参照物少、对比度低、环境单调，驾驶人易视觉疲劳、情绪烦躁、意识松懈，常因变道超车、违法停车、违规使用远光灯、超速等交通违法行为导致碰撞追尾等交通事故发生，危险化学品运输车发生事故还容易导致爆炸、火灾、毒气泄漏等二次事故，而隧道内空间小，一旦发生事故难救援。

驶离路段：与“黑洞效应”相反，驾驶人驶离隧道时眼睛生理上也会发生宽度和亮度双重过渡，生理会有“白洞效应”；同时有些隧道跨度距离大，一边晴空万里，而另一边倾盆大雨，一边正常道路，而另一边桥梁或急弯陡坡，突然变化的气候或环境对驾驶人心理也会产生反应，驾驶人如超速行驶同样易导致撞墙撞车等交通事故。

2 隧道交通技术监控系统种类

交通技术监控设备是我国《道路交通安全违法行为处理程序规定》(公安部令第105号)法定设备，是我国公安交管部门管理驾驶人违法的主要执法装备。本节根据驾驶人通行隧道过程可能发生的道路交通安全违法行为，提出了隧道中适用的主要交通技术监控设备[14-15]。

2.1 超速监控系统

2012～2016年全国高速公路隧道事故中超速占19.9%，而且在驾驶人“黑洞效应”和“白洞效应”期间超速行驶有严重的安全隐患，因此隧道中有必要管理驾驶人超速违法行为。超速管理系统是一种基于机动车测速仪的交通技术监控系统，是我国机动车测速的主要执法装备，其行业技术标准可参见《机动车测速仪》(GB 21255)，有关技术要点如下：

(1)限速值要尽量保证机动车能够安全通过隧道，但目前各地限速值不一样，如山西高速隧道，小型汽车限速值70 km/h，相比其他路段限速值120 km/h，降低了40%；

(2)按可能性讲，超速可能贯穿驾驶人行驶隧道全过程，但相关事故分析，进入路段和驶离路段要比经过路段发生概率更高，因此出入口的限速管理管理需求更大；

(3)在安装机动车测速仪之前，应按照《道路交通标志和标线》(GB 5768)规定设置限速值标志(如图2a)，及时提醒驾驶人将车速降低到限速值范围；

(4)在限速标志后方不少于500 m位置，并在机动车进入隧道前或驶离隧道前，安装机动车测速仪测量超速的机动车，对无视限速规定驾驶人取证执法，取证图片应符合《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》(GA/T 832)规定；

(5)对于特长隧道，除在设置点测速仪，还可设置区间测速设备(如图2b)，根据机动车经过隧道的时间以及隧道的长度计算机动车通过隧道平均车速。

图2 隧道机动车超速违法行为管理

2.2 变道超车监控系统

2018年无锡“飙车”案导致3车相撞事故的原因是驾驶人在惠山隧道变道超车。有关专家指出驾驶人是变道行为的操作者，而外部因素都是诱因，驾驶人的心理和生理状态直接决定了变道过程中对车辆控制行为。因此隧道中有必要管理驾驶人变道超车违法行为。变动超车管理系统主要是一种基于道路车辆智能监测记录系统(俗称“卡口”)或基于车载视频的交通技术监控管理系统，其中卡口应符合《道路车辆智能监测记录系统》(GA/T 497)，车载视频应符合《车载视频记录取证设备通用技术条件》(GA/T 1299)。有关技术要点如下：

(1)隧道进入路段和驶离路段由于有“黑洞效应”和“白洞效应”，除限速管理外，还应禁止驾驶人变道超车，禁止变道主要是实线车道分界线，按照《道路交通标志和标线》(GB 5768)规定，设置禁止超车标志(如图2a)，及时提醒驾驶人不要变道超车；

(2)对于卡口式禁止变道超车管理系统，主要是固定安装在隧道内的取证设备，通过图片对机动车变道超车行为违法取证，需要记录机动车变道的过程，并符合《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》(GA/T 832)规定；

(3)对于车载视频式变道超车违法行为，基于目前全国许多地方鼓励通过微信公众平台鼓励群众参与交通安全违法行为举报现状，可通过其他车辆上安装的如车载行驶记录仪、手机等设备视频录像记录驾驶人变道超车过程。

图3 隧道机动车变道超车违法行为管理

2.3 重点车辆监控系统

2014年山西晋济高速岩后隧道2辆甲醇铰接列车追尾，引起另外2辆危险化学品运输车和31辆煤炭运输车爆炸，造成40人死亡，如图4a所示。2017年河北省张石高速公路涞源段浮图峪隧道1辆运气体罐车爆炸，引燃5辆运煤车燃烧，造成15人死亡特大交通事故。因此隧道中有必要管理剧毒化学品运输车、危化品运输车等重点车辆。重点车辆管理系统是一种基于道路车辆智能监测记录系统(俗称“卡口”)对闯禁行的重点车辆进行监管的系统，有关技术要点如下：

(1)可采取禁行或限行2种管理措施，禁行适用于重点区域的长隧道或特长隧道(如深圳、南昌等地对长隧道和特长隧道全天禁行)，限行的可分日期和时段通行；

(2)按照《道路交通标志和标线》(GB 5768)规定，设置禁行或限行标志(如图4a)，提醒驾驶人不要违反规定闯禁行或提醒驾驶人按照限行规定通行；

(3)对无视禁行规定的重点车辆，卡口将其采集的号牌号码等信息与重点车辆库比对，按照《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》(GA/T 832)规定记录闯禁行过程，同时向闯禁行车辆发出预警信息，并通知相关部门及时消除危险状态，防止危险发生。

图4 隧道重点车辆闯禁行管理

2.4 行人和非机动车监控系统

我国《城市道路工程设计规范》规定：长度大于1 000 m隧道禁止在同一孔内设置非机动车道或人行道。但我国许多城市在建隧道时，长度小于1 000 m的隧道建设时大多也没有为行人和非机动车单独设计空间，而许多行人和非机动车为方便省事，常违反禁止通行规定通行。不但对自己的生命安全构成威胁，也极大地影响了通行效率和秩序，甚至交通事故，图5b为电动自行车违反禁行规定闯入隧道与机动车混行图。因此隧道中有必要管理行人和非机动车。行人和非机动车管理系统有提示道路、设施及执法装备多种情况，有关技术要点如下：

(1)对于城市中短隧道，在条件允许情况下，可以为非机动车和行人可设置单独车道，从源头解决与机动车混行带来的安全隐患；

(2)城市隧道不具备设置单独通道情况时，应禁止非机动车、行人和机动车混行，首先应在隧道“进入路段”设置符合《道路交通标志和标线》(GB 5768)规定的行人和非机动车禁行警示牌，如图5a所示，城市的可采用主动发光LED标志，夜晚条件下提醒更明显；

(3)对无视禁行规定的违法非机动车和行人，目前主要是现场处罚，但随着人脸识别算法、电动自行车车牌管理技术的进步，未来大规模非现场电子取证技术也有实现的可能。

图5 隧道行人和非机动车管理

2.5 交通事件监控系统

隧道交通事件主要指隧道内发生的影响车辆通行及交通安全的异常交通状况及行为，通常包括：停车事件、逆行事件、行人事件、抛洒物事件以及道路施工、车辆追尾、车辆碰撞、火灾、爆炸、泄露等危险性事件。1999年法国勃朗峰隧道事故后，法国政府在隧道11.6公里范围内，安装了126套视频监控系统，全程监控隧道各个角落。因此隧道中有必要学习国外经验建立事件监控管理系统。事件监控管理系统的主要组成是摄像机，有关技术要点如下：

图6 隧道交通事件监控管理

(1)事件监控管理系统主要有固定式或移动式2种执法设备，当发现这些交通安全违法行为或交通事件时应能够自动或人工发现事件，其中自动式近些年受人工智能技术发展，应用范围广，是未来隧道事件监控的主要发展方向；

(2)对于固定式设备，主要是固定安装在隧道内的卡口或其他交通事件检测器，通过图片或视频对机动车变道超车行为违法取证，图片记录应符合《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》(GA/T 832)规定，视频记录应符合《道路交通安全违法行为视频取证技术规范》(GA/T 995)规定；

(3)对于移动式设备，主要基于目前全国许多地方鼓励通过微信公众平台鼓励群众参与交通安全违法行为举报现状，可通过其他车辆上安装的如车载行驶记录仪、“随手拍”等设备视频录像记录交通事件或交通违法过程；

(4)对于车辆追尾、碰撞、侧翻等交通事故以及火灾、爆炸、泄露等危险性事件，系统发现后应立即根据情况启动应急预案，发布预警等级，通知公安、交通、消防等部门快速处理警情，同时也要做好安全防护，将交通事故或危险性事件所引发的损失降到最低。

2.6 安全预警管理系统

隧道由于上述光照、道路、空气等环境的消极影响，常对驾驶人心理和生理产生副作用。为了提高隧道交通安全性，除使用交通技术监控设备管理交通安全违法行为及交通事件外，通过发光显示标志、发光显示屏以及喇叭等设施主动提醒驾驶人也是提高隧道交通安全的一种有效措施。安全预警管理系统主要指通过显示的文字、图片或视频将隧道道路情况、交通事件、交通事故等相关信息提示隧道中行驶的驾驶人，以便驾驶人更好地掌握路况情况，避免交通阻塞，减少交通事故发生。

(1)主动发光提示。有发光道钉或发光导向箭头等形式，道钉可安装在隧道内车道分界线处，光线不良情况下能够主动发光或车辆灯光激励下被动发光，能够清晰表明车道分界线，发光导向箭头一般安装在路侧诱导车辆安全行车；

(2)诱导屏提示。诱导屏通常布设在隧道进入路段和出口路段，进入路段的主要提示行驶前方可能出现的交通事件或交通事故，驶离路段的主要提示隧道出口前方的地形或天气，诱导内容由后台控制或根据现场状况自动更新；

(3)语音提示。长隧道或特长隧道由于行驶距离长，加之环境单调、灯光不良等消极因素，驾驶人容易疲劳驾驶，通过语音提示，特别是尖锐或耸听的语音提示能够使驾驶人意识打破疲劳瞌睡状态，头脑清醒，安全驾驶。

图7 隧道安全预警监控管理

3 隧道交通技术监控系统设置

3.1 短隧道

短隧道长度通常不超过500米。监控系统设置方法建议如下：

(1)应设置行人和非机动车监控系统。特别是城市地区不能单独设置非机动车和行人通道的隧道；

(2)应设置隧道安全预警系统。短隧道由于长度比较短，隧道两侧变化情况不大，设施以主动发光的道钉和主动发光导向箭头为主；

(3)宜设置机动车超速管理系统。点位主要是隧道进入路段或驶离路段，特别是“黑洞效应”和“白洞效应”明显的隧道；

(4)宜设置事件监控管理系统。实时监视隧道内交通事件、交通事故、车辆通行等交通状况。

3.2 中隧道

中隧道长度在500～1 000 m之间。监控系统设置方法建议如下：

(1)应设置行人和非机动车监控系统。特别是城市地区不能单独设置非机动车和行人通道的隧道；

(2)应设置机动车超速管理系统。点位主要是隧道进入路段或驶离路段，特别是“黑洞效应”和“白洞效应”明显的隧道；

(3)应设置变道超车管理系统。特别隧道入口和隧道出口附近；

(4)应设置事件监控管理系统。实时监视隧道内交通事件、交通事故、车辆通行等交通状况；

(5)应设置隧道安全预警系统。安全预警除主动发光的道钉、主动发光导向箭头外，宜包括诱导屏和警示喇叭。

3.3 长隧道

长隧道长度在1 000～3 000 m之间。监控系统设置方法建议如下：

(1)应设置机动车超速管理系统。点位主要是隧道进入路段或驶离路段，特别是“黑洞效应”和“白洞效应”明显的隧道；

(2)应设置变道超车管理系统。特别隧道入口和隧道出口附近；

(3)宜安装重点车辆管理系统，视情禁止或限制危险化学品运输车及剧毒化学品运输车通行；

(4)应设置事件监控管理系统。实时监视隧道内交通事件、交通事故、车辆通行等交通状况；

(5)应设置隧道安全预警系统。安全预警除主动发光的道钉、主动发光导向箭头外，应包括诱导屏，宜包括警示喇叭。

3.4 特长隧道

特长隧道长度大于3 000 m，如我国的港珠澳海底隧道(5.8 km)、陕西秦岭终南山隧道(18 km)、四川锦屏山隧道(17.5 km)、山西西山隧道(13.6 km)、山西虹梯关隧道(13.0 km)、台湾雪山隧道(12.9 km)、甘肃麦积山隧道(12.3 km)等。特长隧道由于行驶距离长，万一发生交通事故将出现危险程度大，救援难度高等问题，因此特长隧道的安全等级最高。监控系统设置方法建议如下：

(1)应设置机动车超速管理系统。点位主要是隧道进入路段或驶离路段，特别是“黑洞效应”和“白洞效应”明显的隧道，同时根据隧道长度还应安装区间测速系统，测试机动车通过隧道的平均速度，从点到线监控机动车通过隧道的安全车速，防止驾驶人超速行驶；

(2)应设置变道超车管理系统。特别隧道入口和隧道出口附近；

(3)应设置重点车辆管理系统。禁止或限制危险化学品运输车及剧毒化学品运输车；

(4)应设置事件监控管理系统。实时监视隧道内交通事件、交通事故、车辆通行等交通状况；

(5)应设置隧道安全预警系统。安全预警除主动发光的道钉、主动发光导向箭头外，应包括诱导屏，应包括警示喇叭。主动发光道钉和导向箭头应覆盖隧道全过程，诱导屏提示应建在隧道的出入口等主要部位，语音提示应建立在隧道中部地段，在驾驶人可能出现视觉疲劳的情况下语音警示驾驶人安全行车。

4 结语

本文主要是基于驾驶人的生理特性和违法行为特点，研究了驾驶人通过隧道全过程执法监控管理建议，对规范驾驶人安全通行隧道，预防隧道交通事故有参考实用价值。不足之处就是各系统的建设数量，以及隧道中合理安全的限速车速值等内容还有待进一步研究。