隧道及隧道群運(yùn)營(yíng)安全影響因素研究

周漫宇

(重慶交通大學(xué)，重慶 400074)

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隧道及隧道群運(yùn)營(yíng)安全影響因素研究

周漫宇

(重慶交通大學(xué)，重慶 400074)

【摘要】文章對(duì)隧道及隧道群運(yùn)營(yíng)安全影響因素進(jìn)行研究。文中分五個(gè)部分，在調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同部分的作用模式，分析其存在的不足并提出相應(yīng)的保障措施，最終形成了較為完整的隧道及隧道群運(yùn)營(yíng)安全評(píng)價(jià)體系。

【關(guān)鍵詞】隧道工程；運(yùn)營(yíng)安全；影響因素

1隧道運(yùn)營(yíng)安全影響因素

公路隧道及隧道群路段由多種因素形成的一個(gè)復(fù)雜綜合體，它們相互作用、相互制約。為了對(duì)其安全性進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，須對(duì)影響隧道路段運(yùn)營(yíng)安全的各種因素進(jìn)行全面分析。公路隧道及隧道群運(yùn)營(yíng)安全涉及到隧道工程、環(huán)境工程、管理工程、機(jī)電工程等多門學(xué)科，影響因素繁多且相互作用、影響、滲透，無(wú)法也沒(méi)必要對(duì)諸多因素逐一進(jìn)行分析。本研究選擇公路隧道及隧道群運(yùn)營(yíng)安全影響較大的因素展開(kāi)分析。公路隧道及隧道群運(yùn)營(yíng)安全影響因素如圖1所示。

圖1　隧道及隧道群運(yùn)營(yíng)安全影響因素

2隧道管理體制分析

隧道管理體制的科學(xué)與否、效果如何對(duì)隧道的運(yùn)營(yíng)安全狀態(tài)產(chǎn)生著重要影響，因此分析隧道及隧道群的管理體制，能為提高運(yùn)營(yíng)安全性提供重要依據(jù)。參閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，國(guó)內(nèi)有部分學(xué)者對(duì)公路隧道管理體制的分析開(kāi)展研究：夏永旭分析了我國(guó)公路隧道管理存在的運(yùn)營(yíng)安全問(wèn)題，提出了解決運(yùn)營(yíng)安全問(wèn)題的基本對(duì)策；肖昶分析了汕梅高速公路隧道管理問(wèn)題，提出了提高運(yùn)營(yíng)安全的具體措施。根據(jù)研究及隧道交通安全現(xiàn)狀調(diào)研，初步構(gòu)建公路隧道及隧道群的管理體制影響因素如圖2所示。

圖2　隧道管理體制

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)隧道交通安全現(xiàn)狀的調(diào)查分析可知，在隧道管理體制中存在機(jī)構(gòu)設(shè)置不當(dāng)、管理效率低下等問(wèn)題，嚴(yán)重影響運(yùn)營(yíng)安全性等問(wèn)題，進(jìn)一步凸顯出提升管理體制工作效率的重要性。管理作為影響公路隧道運(yùn)營(yíng)安全的重要因素，是通過(guò)影響道路交通系統(tǒng)中人、車和路的可靠性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)道路交通系統(tǒng)整體可靠性的影響，因此這種影響可認(rèn)為是間接影響。然而，國(guó)外大量研究表明，其影響依然是十分明顯的，且隨著智能交通管理系統(tǒng)建設(shè)的不斷完善，管理?xiàng)l件因素對(duì)交通安全的影響將越來(lái)越大。下面從信息提供、管理執(zhí)法兩方面分析各自對(duì)運(yùn)營(yíng)安全的影響機(jī)理。

2.1信息提供

借助于路網(wǎng)沿線布設(shè)的信息采集、信息發(fā)布設(shè)施、交通控制設(shè)施等，路網(wǎng)信息發(fā)布可在路網(wǎng)范圍內(nèi)的控制節(jié)點(diǎn)如收費(fèi)站入口、立交出口、停車區(qū)、服務(wù)區(qū)設(shè)置可變信息板，或隧道接近段以外的高速公路主線設(shè)置臨時(shí)信息發(fā)布設(shè)施。

信息采集設(shè)施如視頻設(shè)施、地面埋設(shè)線圈、微波檢測(cè)器等，信息發(fā)布設(shè)施如VMS板、交通廣播、短信平臺(tái)等，交通控制設(shè)施如車速雷達(dá)等，利用這些監(jiān)控設(shè)施對(duì)路網(wǎng)用戶進(jìn)行駕駛行為干預(yù)，避免危險(xiǎn)駕駛行為，并進(jìn)行信息提供與告知，使駕駛員提前做好準(zhǔn)備，能有效減少二次事故的發(fā)生率。同時(shí)將事件信息及時(shí)告知有關(guān)部門，大大減少了事件的反應(yīng)時(shí)間，從而縮短事件的影響時(shí)間并減輕影響程度。

根據(jù)信息的類型，交通管理部門提供的交通管理信息可分3種類型：(1)安全行車控制信息；(2)發(fā)生的事件類型的信息；(3)路徑分流誘導(dǎo)信息。盡管3種類型信息的主要功能不同，但都直接或間接地對(duì)路網(wǎng)內(nèi)駕駛行為的安全可靠性產(chǎn)生影響。顯然，交通管理部門提供的上述3類管理信息，其作用都有助于確保駕駛行為的平穩(wěn)過(guò)渡，有助于提高道路交通系統(tǒng)的可靠性。

2.2管理執(zhí)法

管理執(zhí)法主要是指交警、路政等交通管理部門為維護(hù)交通秩序、確保道路安全與暢通而依法對(duì)駕駛?cè)恕⑿旭傑囕v進(jìn)行管理，以規(guī)范駕駛行為、杜絕各種非法改造、超重超載超限等非法車輛上路等等。

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，管理執(zhí)法嚴(yán)格，能有效降低交通事故率，而管理執(zhí)法不嚴(yán)，則各種違規(guī)違法交通行為橫行，交通事故率高。這些嚴(yán)格的管理執(zhí)法措施對(duì)所在路段的道路用戶有很強(qiáng)的震懾力，從而有效的減少了各種不法交通行為。

3隧道結(jié)構(gòu)健康度分析

管理隧道及隧道群的運(yùn)營(yíng)安全與其結(jié)構(gòu)健康度關(guān)系密切。公路隧道結(jié)構(gòu)健康度狀態(tài)反映隧道結(jié)構(gòu)損傷或破損狀態(tài)，因此，可以采用公路隧道的結(jié)構(gòu)破損形態(tài)作為公路隧道健康度指標(biāo)體系的候選指標(biāo)。本研究在此基礎(chǔ)上對(duì)襯砌裂縫、滲漏水、襯砌材質(zhì)劣化、襯砌背后空洞、襯砌變形以及涂料剝落等影響結(jié)構(gòu)健康度的因素進(jìn)行分析。

對(duì)于滲漏水，采用漏水狀態(tài)、pH值、凍害等作為指標(biāo)。根據(jù)我國(guó)《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，采用有效厚度與設(shè)計(jì)厚度之比作為判斷襯砌劣化的一個(gè)方面。由于在目前的公路隧道調(diào)查和檢測(cè)工作中，可以得到隧道襯砌的設(shè)計(jì)厚度和實(shí)際厚度，但要得到有效襯砌厚度比較困難，用襯砌有效厚度與設(shè)計(jì)厚度之比來(lái)表示不太容易實(shí)現(xiàn)。

公路隧道建成后，由于多方面原因，在隧道上部襯砌背后出現(xiàn)較大的空洞，空洞上部的巖石因某種原因與圍巖分離并突然落下，就會(huì)沖擊襯砌。當(dāng)襯砌的強(qiáng)度充足時(shí)，巖塊會(huì)停在襯砌上部。當(dāng)襯砌的強(qiáng)度不足時(shí)，襯砌就會(huì)被沖破，與巖塊一起落到隧道內(nèi)部。可按照我國(guó)《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，采用了基于空洞深度的判定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)隧道空洞進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4隧道機(jī)電系統(tǒng)分析

公路隧道機(jī)電系統(tǒng)主要包括閉路電視監(jiān)視、交通與環(huán)境檢測(cè)、交通控制與誘導(dǎo)、照明及照明控制、通風(fēng)及通風(fēng)控制、通信、緊急電話、廣播、火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警、消防、消防救援、中央控制與管理以及供配電等子系統(tǒng)。機(jī)電系統(tǒng)的完善程度、工作狀態(tài)直接影響著隧道及隧道群運(yùn)營(yíng)安全狀況。

對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的分析和評(píng)價(jià)有利于研究這機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行，以便盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、決策機(jī)會(huì)、確定合適的決策方案。國(guó)內(nèi)對(duì)隧道機(jī)電系統(tǒng)研究較多，如：韓直論述了高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)目前的現(xiàn)狀和基本組成，并展望了其發(fā)展趨勢(shì)；張進(jìn)華從交通安全的角度出發(fā)，闡述了高速公路隧道設(shè)計(jì)的基本要求。通過(guò)對(duì)高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行了切割，初步構(gòu)建的高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)影響因素集。

通風(fēng)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等方面影響著隧道整體運(yùn)行環(huán)境，對(duì)運(yùn)營(yíng)安全影響較大。

5隧道火災(zāi)救援系統(tǒng)分析

引起隧道火災(zāi)事故原因有：隧道電氣線路或電器設(shè)備短路起火；汽車電氣線路過(guò)載或搭鐵等原因起火；汽車緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)器起火；汽車交通事故起火和車上裝載的危險(xiǎn)品起火等。通過(guò)對(duì)公路隧道及隧道群火災(zāi)救援系統(tǒng)的分析，初步構(gòu)建的高速公路隧道火災(zāi)救援影響因素集。

包括隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)、消防滅火對(duì)策、消防設(shè)施及救援和控制策略在內(nèi)的隧道火災(zāi)救援系統(tǒng)對(duì)隧道及隧道群的運(yùn)營(yíng)安全產(chǎn)生的影響較大。

對(duì)公路隧道火災(zāi)可運(yùn)用事故樹分析法(FTA)對(duì)其成因進(jìn)行分析。隧道火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)由中央控制室內(nèi)的集中火災(zāi)報(bào)警控制器、隧道內(nèi)火災(zāi)探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕以及連接電纜、配線、接線盒及必要的附件組成。隧道消防滅火的基本思路就是要考慮到隧道特殊的環(huán)境特點(diǎn)，隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)控制災(zāi)情的方法基本上有兩種，即：斷氧窒息法和降溫法。當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，各種方法應(yīng)相互配合使用，并結(jié)合隧道的防火分區(qū)進(jìn)行考慮。為實(shí)現(xiàn)防火，隧道的結(jié)構(gòu)物、內(nèi)部裝修等均應(yīng)選用防火、阻燃、耐溫材料，同時(shí)，選用的建筑材料在高溫狀態(tài)下，不能有大量的有毒氣體產(chǎn)生?？紤]到在最不利火災(zāi)的情況下，隧道結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn)破損或承載力喪失現(xiàn)象，除要求隧道內(nèi)項(xiàng)板采用耐火材料外，頂板和側(cè)墻內(nèi)表面還應(yīng)噴涂防火涂料。根據(jù)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的救援速度、人員的疏散能力以及車輛的運(yùn)行能力，隧道的人性橫通道間距約、行車橫通道間距等需要計(jì)算后科學(xué)考慮。

為了保證能在發(fā)生火災(zāi)等事故時(shí)能準(zhǔn)確迅速地操作各設(shè)備，對(duì)于在獲得火災(zāi)探測(cè)器或者手報(bào)裝置的情報(bào)的同時(shí)需要?jiǎng)幼鞯脑O(shè)備，最好進(jìn)行自動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制。為了確保當(dāng)一個(gè)管理所監(jiān)視的隧道數(shù)量較少時(shí)，有時(shí)也可通過(guò)監(jiān)視裝置確認(rèn)狀況后進(jìn)行手動(dòng)操作。

6隧道交通安全系統(tǒng)研究

隧道交通安全系統(tǒng)是一個(gè)由人、車、路和環(huán)境組成的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)(圖3)，系統(tǒng)中，駕駛員接收道路、環(huán)境信息，經(jīng)過(guò)駕駛員判斷，進(jìn)而操縱車輛，如此循環(huán)往復(fù)，所有的外界影響因素都要在駕駛員處共同作用，可見(jiàn)駕駛員是整個(gè)道路交通安全系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。

圖3　道路交通系統(tǒng)

系統(tǒng)中，駕駛員從道路交通環(huán)境中獲取各種信息，這種信息綜合到駕駛員的大腦中，經(jīng)判斷形成動(dòng)作指令，指令通過(guò)駕駛操作行為，使汽車在道路上產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)后汽車的運(yùn)行狀態(tài)和道路環(huán)境的變化又作為新的信息反饋給駕駛員，如此反復(fù)循環(huán)，完成整個(gè)行駛過(guò)程。此過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)必須協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到系統(tǒng)安全。可見(jiàn)，車輛的行駛過(guò)程是駕駛員處理各種信息的綜合表現(xiàn)結(jié)果，其本質(zhì)是與駕駛安全行為有關(guān)的動(dòng)態(tài)信息處理過(guò)程，是一種動(dòng)態(tài)交通信息系統(tǒng)。

根據(jù)以上對(duì)道路交通系統(tǒng)的分析，將其應(yīng)用于隧道(群)路段駕駛行為的影響因素及安全機(jī)理分析。駕駛行為是指在駕駛過(guò)程中道路環(huán)境通過(guò)對(duì)駕駛員造成的心理生理反應(yīng)，進(jìn)而影響駕駛操作行為。隧道是一種半封閉的空間結(jié)構(gòu)，其行車環(huán)境不同于一般的開(kāi)放性路段，因此，其風(fēng)險(xiǎn)致因及行車安全特性均不同于一般路段。隧道路段的駕駛行為主要來(lái)源于隧道靜態(tài)運(yùn)行環(huán)境因素、車輛因素、環(huán)境事件因素、管理因素與駕駛員之間的互動(dòng)關(guān)系。在各因素的共同作用下，當(dāng)駕駛員發(fā)生駕駛失誤時(shí)，將導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

7結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)隧道管理體制、隧道結(jié)構(gòu)健康度、隧道機(jī)電系統(tǒng)、隧道火災(zāi)救援系統(tǒng)和隧道交通安全系統(tǒng)對(duì)隧道及隧道運(yùn)營(yíng)安全影響因素進(jìn)行研究。提出每個(gè)部分相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及保障方式，此外，根據(jù)不同的部分提出了完整系統(tǒng)保證隧道安全運(yùn)營(yíng)，具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

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【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【中圖分類號(hào)】U458.1

[作者簡(jiǎn)介]周漫宇(1994～)，男，本科，主要從事給排水方面的工作。

[定稿日期]2015-10-08