改善公路隧道交通安全的主要措施有哪些？应该如何选择？

  导 语

  公路隧道结构特殊，与普通路段相比，交通事故尤其是追尾和撞壁事故多发。分析隧道交通事故发生的原因，提出可采取的措施，对于提升隧道交通安全具有重要意义。今天交通言究社邀请武汉理工大学教授杜志刚为您介绍相关内容。

  改善公路隧道安全的必要性

  追尾、撞壁等隧道交通事故高发

  统计分析发现，隧道内交通事故类型主要有追尾、撞壁、翻车、火灾等，其中，追尾和撞壁的事故数量较多，如图1所示。

图1：隧道交通事故类型

  经过对事故致因分析发现，隧道出入口光环境剧烈过渡和隧道中部驾驶与视觉环境昏暗、单调、封闭等是导致事故的主因。基本上在隧道入口很难看到前车，隧道出口也很难看到前车，如图2所示，这就是我们常说的黑洞和白洞效应。那么，什么是黑洞和白洞效应？从很明亮的空间到黑暗的空间或者从黑暗的空间到明亮的空间，在照度上会产生剧烈变化，变成“黑”或者“白”；从宽敞的空间到狭窄的空间或者从狭窄的空间到宽敞的空间，在空间上有剧烈的变动，形成“洞”，这样就会形成黑洞或白洞效应，视觉适应困难，给驾驶人带来严重的视错觉，同时，由于视距视区降低，容易造成追尾、撞壁事故。

图2：黑洞与白洞效应

图3：隧道出入口事故多发

  目前隧道“高配低用”现象普遍

  现阶段，我国公路隧道接近2万座，普遍存在隧道机电设备配得起、用不起的问题。据统计，全国公路隧道每年耗电量高达数百亿度，费用超过数百亿元，耗电量巨大。但在巨大耗电的情况下，公路隧道开灯率却远低于行业标准，“高配低用”现象显著。公路隧道光环境昏暗单调，这种不开灯或者少开灯看似节能的方式却牺牲了交通安全。

图4：节能等于牺牲交通安全

  公路隧道交通事故频发，隧道环境现状不容乐观，改善公路隧道交通安全与照明节能具有很强的现实紧迫性。低成本改善公路隧道安全是主流趋势，那么，改善公路隧道安全具体有哪些措施，实际应用中又应如何选择呢？

  改善公路隧道安全的措施

  隧道洞口的遮光棚

  遮光棚能够降低隧道洞口附近的适应亮度；在一定程度上减少加强照明的功率，有效降低隧道运营期间的能耗，具有良好的节能效果。遮光设施初期成本较高，但能大量节约照明成本，长远来看较有利，同时景观效果也非常好。因此，公路隧道用得很少，城市隧道用得多一些。

图5：隧道洞口的遮光棚

  通过对隧道口遮光棚调研、分析、实验发现，蝉翼式遮光棚、反削竹式遮光棚是较为合理的遮光设施，能够实现照度、空间、参照物的合理过渡。遮光棚的优点是缓和照度、及空间剧烈过渡，降低隧道出入口照明亮度要求。缺点是难于定位遮光棚属于隧道主体结构还是交通工程设施，隧道主体结构设计使用寿命要求是100年，而作为交通工程设施，一般使用寿命不超过20年；规范并未强制性设置，目前通常将其归为景观设施，而对景观设施并没有规范上的强制要求；对于已建成的隧道很难再设置遮光棚。据统计，我国公路隧道95%以上都没有设置遮光棚。

图6：蝉翼式、反削竹式遮光棚

  灯具照明

  1 灯具照明的优缺点及主要方式

  灯具照明是保障隧道安全中使用较多的设施，尤其在隧道入口段和出口段对亮度值要求很高，需要隧道灯具密集排布。其优点是增大隧道内环境亮度、缓和隧道出入口照度剧烈过渡、基础理论研究和标准规范充足。缺点是运营成本大、耗费大量电能，据估算，1公里高速公路隧道每年因电能耗费40到60万元；难以实现内外光照的合理过渡；成本大的智能调光等技术在我国推广较难，因为目前我国大部分公路隧道处于比较低的养护水平，且车流量小，大部分养护单位长期处于亏本经营状态。

图7：灯具照明优缺点对比

  灯具照明有两种方式。

▼ 逆光照明

  如图8所示，灯光的投射方式逆向行车方向，大部分光投向汽车前进方向，从而提高目标的背景亮度，使前方车辆或目标更容易辨认，可节约30%左右的灯具。逆光照明较容易辨识障碍物，提高路面平均亮度，但眩光明显，适用于流量较小的隧道入口。

▼ 顺光照明

  如图9所示，照明灯具沿着车辆行驶方向对路面进行照明，直接入射驾驶员眼睛的照明光线与驾驶员视线夹角大于眩光产生的范围角。顺光照明能提升对前车的视认性，减少眩光，但能见度低，受光照隧道壁反射及路面状况影响，适用于流量大、车速高的城市隧道。

图8：逆光照明示意图

图9：顺光照明示意图

  2 国内外隧道照明标准比较

  在照明标准上，我国的标准有《公路隧道照明设计细则》（JTG-T-D702-01-2014）以及《公路隧道设计规范》；欧洲的标准为《公路隧道和地下通道照明指南》（CIE88-2004）；美国的标准为《美国隧道照明国家标准》（ANSI/IESNARP-22-05）。我国的照明标准参照了美国和欧洲的规定，总体上与欧洲的标准比较接近，图10所示为国内外隧道照明标准的比较。

图10：国内外隧道照明标准比较

  虽然我国隧道照明相关标准与国外类似，但在实际应用中有很大差异。国外的照明设施相对充足，照明及应急救援照明完善，开灯率较高，隧道环境明亮，安全性高；国内尤其是中西部地区照明设施缺乏，开灯率较低，不足50%，隧道环境昏暗，不利于安全驾驶。不过我国开灯率低，但耗电量却不低，有数据显示：我国用电相对成本为美国的30倍，因此，我国隧道亟需采用能够满足安全与节能双要求的照明方法。

  视线诱导设施

  1视线诱导设施相关规范

  我国《公路隧道照明设计细则》（JTG/T D70/2-01-2014）对中短隧道及低等级公路隧道没有严格的照明要求。但是，据统计我国中短隧道的数量和长度占40%左右，那该怎么样考虑保障这些隧道中的车辆与行人的安全呢？《公路隧道照明设计细则》规定了不设置照明设施的隧道应设置视线诱导设施，但并没有明确规定该如何设置视线诱导设施。

  目前，关于视线诱导设施的设置，《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81-2017）中提到：应对驾驶人进行有效视线诱导；加强视线诱导设施的设置；不同视线诱导设施之间应协调设置。《公路交通安全设施设计细则》（JTG/T D81-2017）也有一些基本要求：视线诱导设施的反射体，在正常的入射角、观察角条件下，应保持恒定的、充足的亮度，应能满足大、小型车在近光和远光灯下的识别与确认要求；在设置多种视线诱导设施的路段，应协调不同视线诱导设施之间的间距和高度，宜保证视线上的一致性和连续性。

  2常见视线诱导设施

▼ 轮廓标

  如图11所示即为轮廓标，隧道侧壁应设置双向轮廓标；隧道内设有高出路面的检修道时，在检修道顶部靠近车行道方向的端部或者检修道侧壁应增设轮廓标；在线形条件复杂的路段应设置反光性能较高、反射体尺寸较大的轮廓标。

图11：轮廓标

▼ 隧道轮廓带

  如图12所示即为隧道轮廓带，特长隧道、长隧道可每隔500m设置一处隧道轮廓带，视距不良等特殊路段宜适当加密；无照明的二级及以下等级公路隧道可视需要设置隧道轮廓带。

图12：隧道轮廓带

  隧道轮廓带形式比较多样，图13所示为隧道视线诱导系统，利用逆反射技术及蓄能自发光技术，设置反光环，配合其他逆反射设施（猫眼道钉）和自发光设施（自发光轮廓标），起到应急逃生与方向诱导的作用。图14所示为隧道反光环，由逆反射材料制成，可增加隧道轮廓辨识度，帮助驾驶员判断隧道宽度，起到增加空间感（竖向、横向、纵向）的作用。

图13：隧道视线诱导系统

图14：隧道反光环

绿色能源利用

  除了这些措施以外，还有一些绿色能源可以利用，主要包括新能源（太阳能、风能发电、太阳能光纤）及蓄能自发光涂料。如图15所示为太阳能发电的应用，但这类新能源适用于中短隧道，其技术要求高、建设成本大、养护维修费用高，且可能会造成污染。如图16所示为隧道侧壁采用蓄能自发光涂料进行辅助照明，涂料发光可使隧道侧壁具有一定的亮度；同时采用高反射率反光蓄光涂料还能起到反射增光的作用，改善隧道照明环境。

图15：太阳能发电的应用

图16：采用蓄能自发光涂料的隧道内部

   综上几种改善公路隧道安全的措施，洞口遮光设施、灯具照明、绿色能源利用可以起到改善隧道整体亮度的效果；隧道视线诱导设施可以起到改善隧道局部亮度、增加隧道视线诱导性的效果。整体而言，视线诱导设施性价比高，应用广泛，尤其适用于照明不足养护程度低的低等级公路隧道。但是，现阶段对上述改善技术措施的使用和研究也存在一定问题，如：集中于主动照明，对逆反射、自发光等低成本诱导方法研究少；缺乏对隧道各分段进行视觉需求分析与交通安全分析；隧道视线诱导设施（反光环、突起路标、轮廓标）频率、尺寸、色彩混乱；隧道洞口防护设施设置不足，如防撞垫、路侧护栏等；隧道应急诱导救援系统存在不足，应急诱导标识使用少等。

原创： 杜志刚 文章来源：交通言究社