第４１卷，第６期 公 路 工 程 Ｖｏ１．４１，Ｎｏ．６ ２ ０ １ ６年１ ２月 Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｃ．，２ ０ １ ６ ．．－＿同 Ｉ＿＿一 目 速公路隧 追 冒 道运营 风险分析及动态预警系统 苏东兰 ，郭忠印‘，周亚枫。，李志勇 （１．同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海２０１８０４； ２．苏州科技学院道路工程研究中心，江苏 苏州 ２１５００９； ３．湖南交通科学研究院，湖南长沙４１００１５） ［摘要］以湖南多条高速公路隧道路段调研资料为基础，分析了高速公路隧道路段运营现状。然后分析了 不同事件对隧道路段运营安全的影响，建立了针对隧道内不同事件的综合交通管制对策库。并从系统功能、设备 布设及系统流程等方面，建立了高速公路隧道路段动态预警系统。该系统由信息采集、信息处理、信息发布三大模 块以及信息传输设备组成，可实现隧道路段运营状况监控，紧急状况预警，从而确保行车安全。 ［关键词］高速公路隧道；运营风险；规避对策；监测预警系统 ［中图分类号］Ｕ ４５８ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１６７４—０６１０（２０１６）０６—００１０—０６ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｒｉｓｋ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｗａｒｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ ＳＵ Ｄｏｎｇｌａｎ 一，ＧＵＯ Ｚｈｏｎｇｙｉｎ ，ＺＨＯＵ Ｙａｆｅｎｇ ，ＬＩ Ｚｈｉｙｏｎｇ （１．Ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｏａｄ ａｎｄ Ｔｒａｆｉｆｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｏｎ￣ｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１ ８０４，Ｃｈｉｎａ； ２ Ｒｏａｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１５００９，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｈｕｎａｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｃｈａｎｇ— ｓｈａ，Ｈｕｎａｎ ４１００１５，Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｕｒｖｅｙ ｄａｔａ ｏｆ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ（Ｓ）ｉｎ Ｈｕｎａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｖｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｔｒａｆｉｆｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｅａｃｈ ｅｖｅｎｔ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｂｙ ｒｅ－ ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｌａｙｏｕｔ ａｎｄ ｗｏｒｋ ｆｌｏｗ．Ｔｈｉｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｌ— ｌｅｃｔｉｏｎ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｌｅａｓｅ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｅａｒｌｙ ｗａｒｎｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｃｏｎｄｉ— ｔｉｏｎ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ；ｔｒａｆｉｆｃ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｄｙｎａｍｉｃｗａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ０ 引言 道烟雾环境下驾驶视觉安全 ；赵峰主从运营事故 统计分析、风险接受准则、风险定量风险分析等方 高速公路隧道具有提高线形指标，减少行程的 面，研究了公路隧道运营风险评估方法 ；戴忧华 作用，是路网运营安全保障的重点路段。但是由于 研究了隧道（群）路段驾驶行为的特征，建立了风险 隧道路段运营环境特殊，一旦隧道洞内发生事故，存 点特征点的识别方法 。国外开始对隧道运营安 在车流疏散困难、救援难度大等问题，将影响路段甚 全越来越重视，并开展了相关研究：欧洲在发生两次 至整个路网的运营效率。随着我国高速公路隧道数 比较大火灾事故后开始重视适当运营风险，根据 量的增多，也有相关学者对隧道运营安全开展研究： 《跨欧公路网中隧道安全最低要求２００４年４月２９ 孙龙声开发建立了山区高速公路运行环境复杂路段 日欧洲会议／理事会２００４／５４／ＥＣ号指令》要求，欧 行车安全预警系统…；邓其通过驾驶模拟研究了隧 洲各国必须对隧道进行风险评估 ；世界道路协会 ［收稿日期］２０１５—０２—０３ ［基金项目］交通运输部建设科技项目（２０１４３１８７８５０９０）；湖南省交通科技项目（２００９２６） ［作者简介］苏东兰（１９８５一），女，广西平乐人，博士生，主要研究方向：道路工程、交通安全工程。 第６期 苏东兰，等：高速公路隧道运营风险分析及动态预警系统 也提出了公路隧道运营风险分析方法 。Ｂｅａｒｄ， 究，建立隧道监测预警系统，可为隧道路段运营安全 Ａ．Ｎ．归纳了欧洲隧道的三点安全特性，隧道事故 管理提供参考。 率比一般开放性道路略低，接近段区域比中间段更 危险，非火灾事故远多于火灾事故…；日本也提出 １ 高速公路隧道路段运营现状调研分析 了通过隧道设计、交通规则、隧道内安全设施，实现 本文对湖南省邵怀、怀通、怀新等多条高速公路 降低事故或火灾发生的可能性以及减轻事故后 隧道交通事故、交通流状况及气象条件进行了调研， 果 引。 从通事故特性、车辆行驶特性等方面分析了隧道路 隧道目前国内许多长隧道已有监控设施，但是 段运营安全现状。 对监控视频利用率不高，也缺乏具有针对性的预警 １．１ 交通事故特性 措施，无法根据洞外气象及洞内运营状况进行有效 交通事故研究是交通安全研究的起点，也是道 预警，因此存在一定的运营风险。为了解决该问题， 路安全管理对策研究的基础工作。本次调研收集了 有效评价隧道路段运营安全状况，采取有效对策进 怀新（怀化一新晃）高速２０１２年１月到２０１４年２月 行运营安全管理，建立有效的监测预警系统，是提升 隧道路段，以及怀通（怀化一通道）高速开通以来 隧道路段运营安全水平的重要工作。本文以多个高 ２０１４年１月至２０１４年３月隧道路段的事故资料。 速公路隧道行车安全管理项目的研究为基础，对隧 共发生事故９７次，其中怀新高速７４次，怀通高速 道运营风险分析、风险规避及安全管理方面进行研 ２３次，基本情况如表１所示。 表１ 高速隧道路段事故基本情况 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｒａｆｆｉｃ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｏｆ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ 根据隧道交通事故统计结果可知： 发生在直线隧道的事故多于曲线隧道，分析原因可 ①隧道事故事件分布的月份规律为：１月至３ 知：直线隧道中，线形持续单调，驾驶员更容量疲劳； 月总体交通事故发生数量较多，８月和９月交通事 曲线隧道更好的解决了光过渡和眼睛适应等问题， 故数也较大，分析原因可知：１月至３月冰雪天气较 使驾驶更为安全。 多路面结冰湿滑严重，且春节期间车流量较大；８、９ ④事故形态以单车刮擦、追尾事故为主，超过 月降雨集中，路面湿滑，大雨、浓雾等使能见度大幅 事故总数的６０％，其次撞固定物和侧翻事故也相对 度降低。 较多； ②事故时间分布特性显示，２４ ｈ内有２个事故 ⑤从事故原因上分析，未降速驾驶（其中包含 高发时段：０５：Ｏ０～０９：Ｏ０、１７：Ｏ０～２０：Ｏ０。此两个时 雨天路面潮湿即能见度低等情况）、操作不当、未保 段占全天交通事故总量的４０％，分析原因可知：疲 持安全距离占了大部分，分别是２４．５％、１６．３％和 劳驾驶；大货车比例较大，且平均速度远低于小汽 １５．３％；从死亡人数上看，主要由超速驾驶引起，另 车，超速变道线形现象较多，车速离散性增大，均是 一起造成２人死亡事故原因仍在调查中；从受伤人 造成事故的主要原因。 数上看，未保持安全距离、超速驾驶和制动不当占了 ③事故空间分布特性显示，洞口附近交通事故 绝大部分，分别是３５．３％、２５．５％和１７．６％。 发生的概率较高，而中间路段相对较低。隧道进出 １．２车辆行驶特性 口作为行车环境的过渡路段，受“黑洞”及“白洞”效 车辆行驶特性的调研，主要测量隧道路段的断 应等多方面原因影响，行车风险高于其他路段。且 面运行车速，试验采用ＭＣ５６００气压管式车辆分型 １２ 公路工程 ４ｌ卷 统计系统辅以雷达测速仪的方式测量隧道特征断面 营的计划或突发状况，主要包括交通拥堵、交通事 运行车速。对所调查数据分车型（客、货）分别进行 故、交通冲突、地质灾害、恶劣天气、计划事件等。本 分组分析，然后进行数据汇总，绘制车速变化曲线。 节根据多条高速公路隧道调研情况，列出导致运营 通过显著性检验，获得了与之前隧道进出口安全设 系统状态紊乱的事件，分析其对运营安全产生的影 计研究相类似的运行速度特点 ： 响。 ①客车与货车均会在隧道进口处减速，而在出 ２．１ 隧道路段事件 口处加速，其车速变化曲线基本相同，大型货车（Ｄ 根据调研可知，对隧道运营安全影响较大的事 型车）的加速度值小于小型客车（Ａ型车），但是Ａ 件主要包括：交通事件、超速事件、灾害天气事件、危 型车的车速标准差及车速变异系数高于Ｄ型车； 险品运输事件和计划事件５大类，见表２。 ②平曲线线形对车辆的加减速有一定影响，随 表２隧道路段事件类型 着隧道入口曲线半径的减小，车辆减速度的绝对值 Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｖｅｎｔ ｔｙｐｅ ｉｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｓｅｃｔｉｏｎｓ 逐渐增大；纵坡及变坡对车辆加减速变化明显，隧道 事件类型 描述 进出口附近往往存在变坡点，出现速度变化； 交通事件 交通事故、车辆抛锚、车上落物等 ③对于隧道群，人口过渡段、群间隙和出口过 超速事件 通过车辆超过隧道路段运行车速限值 灾害天气事件 雾、雨、雪等灾害天气 渡段的加速度值大于单个隧道，其中群间隙和出口 危险品运输事件 隧道内有运输危险品的车辆通行 过渡段的速度波动最大。 计划事件 道路养护或维修等 ２ 基于事件的高速公路隧道运营安全分析 根据事件对交通流运营安全产生的影响程度和 影响范围，将交通事件与计划事件分为三级，将灾害 高速公路隧道事件会导致整个运营系统状态紊 天气事件划分为四个等级，一级最严重，四级最轻。 乱而产生意外，是引发、阻碍或中断隧道交通正常运 超速事件及危险品运输事件不分级（见表３）。 表３事件分级 Ｔａｂｌｅ ３ Ｅｖｅｎｔ ｃｌａｓｓｉｆｉｃ８Ｉｉｏｎ ２．２事件对隧道运营安全的影响 ６２％的事故都是由超速及雨天路面湿滑未降速引起 ①交通事件。 的，由此可见超速是威胁隧道运营安全的重要事件。 交通事件主要包括交通事故、车辆抛锚、车上落 ③灾害天气事件。 物等事件。交通事件发生时，降低了隧道的通行能 灾害天气是指对隧道运营安全产生重要影响的 力，隧道属于高速公路路网的瓶颈路段，较小的交通 恶劣气象条件，虽然隧道内不直接受到雨雪等气象 事故也可能影响到整个路网的运营效率。同时，交 条件的影响，但是隧道群间隙段，隧道内路面潮湿情 通事件也为造成火灾、二次事故等影响更为严重的 况依旧会受天气影响较大，且隧道交通事故分析结 事件留下了隐患。 果显示交通事故与气象条件之间存在重要关系。火 ②超速事件。 炭湾隧道交通事故统计结果显示，雨天发生交通事 由于高速公路上的车辆行驶速度较高，驾驶员 故的概率高于本地区雨天分布的概率，虽然隧道内 如果超速行驶，一旦遇到紧急情况需要制动时，由于 路面不直接经受雨水的作用，但当雨天汽车车轮将 惯性，车辆无法在短时间或短距离内立刻停止下来， 水带人隧道，可引起洞内数十米长的路面湿滑。 就有可能导致交通事故发生；与普通路段相比，公路 ④危险品运输事件。 隧道属于半封闭环境，驾驶员对周围环境的判断会 危险品运输被视为“流动的危险源”，各类危险 受到一定影响，车速过快时，对突发事件的反应不及 品在光、力、温度、湿度或静摩擦、振动的影响下以及 时。 与之性质不同的物体相接触时，极易发生燃烧、爆 根据火炭湾隧道交通事故的致因分析结果， 炸、毒害、污染等事故。由于隧道特殊的环境封闭 第６期 苏东兰，等：高速公路隧道运营风险分析及动态预警系统 １３ 性，一旦发生危险品事故救援难度大，将会造成更为 计划事件等的发生，综合决策出此时隧道的限速值。 严重的人员伤亡和财产损失。 车牌识别视频测速设备监测到超速车辆时，监控中 ３ 高速公路隧道路段交通管制对策库 心向可变信息板发布指令的同时，通知相应的执法 部门，在隧道出口处进行执法。超速事件对策如表 隧道动态预警对策是针对隧道内不同事件提出 ５所示。 的综合交通管制措施，本文根据隧道路段事件分析 表５超速事件对策 Ｔａｂｌｅ ５ Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｓｐｅｅｄ 结果、参考相关研究成果¨ ，提出包括灾害天气事 件对策、交通事件对策、危险品运输事件对策、计划 是否超速 对策 是 发布超速信息，停车罚款 事件对策以及超车事件对策。 否 发布一般警示信息 ３．１ 分级事件隧道行车控制标准对策 ３．３危险品运输事件对策 ①交通事件对策。 国内外采取的降低公路隧道危险品运输事故风 隧道内交通事件发生时，根据交通事件占用的 险控制措施主要有¨ ：完全禁止通行、通行时段管 车道数采取不同的对策，并及时通知隧道管理人员， 制、规定行车间距、引导护送运行、禁运特殊货物和 路政、交警等相关部门，启动相应应急预案。隧道 限定物品数量，往往根据不同的隧道状况、运输管理 左、右线接近事件发生区域的可变情报板显示事故 要求采取相应的风险控制对策。参考目前国内外隧 内容，事件上游的车道指示器显示红色“×”，禁止 道危险品运输管理对策，结合高速公路隧道路段运 前行；事故下游车道的车道指示器显示绿色的 营状况调研现状，根据危险品种类的不同提出危险 “Ｔ”，使车辆按正常方式离开隧道。待救援人员布 品运输事件对策，如表６所示。 置交通锥形路标等分隔事故点后，上游受阻车辆在 表６危险品运输管理对策 救援人员的指挥下进行疏散。 Ｔａｂｌｅ ６ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｇｏｏｄｓ ②灾害天气事件对策。 ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ 灾害天气事件对策，主要包括雾天、雨天以及雪 危险品种类 管理对策 天的行车控制标准。该控制标准指隧道进出口过渡 易燃易爆等危险品 关闭隧道、禁止通行 有毒放射性危险品 交警或隧道管理所安排车辆带队通行 段（５Ｓ行程）的气象条件，为了防止车辆隧道内加速 行驶，隧道内采取与进出口过渡段同样的控制措施 ４ 高速公路隧道路段动态预警系统设计 ③计划事件对策。 隧道洞内外突发事件具有一定的随机性和不预 计划事件发生时，隧道管理人员提前设置好隧 测性，因此为了保障隧道运营安全需要对隧道内的 道入口外可变信息板及车道指示器，进入隧道进行 突发事件以及影响运营安全的洞外气候进行有效监 道路养护或维修的相关工作人员注意做好安全防护 控，根据监测结果，参照动态管理对策，进行有效的 工作。 交通事件、灾害天气及计划事件隧道行车控制 信息发布和交通管制，从而实现实时预警的目的。 本节从系统功能、设备布设及工作流程３个方面，建 标准见表４。 立了高速公路隧道路段监测预警系统设计。 表４ 交通事件、灾害天气及计划事件隧道行车控制标准 Ｔａｂｌｅ ４ Ｔｒａｆｆｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｔｒａｆｆｉｃ ｉｎｃｉｄｅｎｔ，ｄｉｓａｓｔｅｒ ４．１ 系统功能及组成 ｗｅａｔｈｅｒ ａｎｄ ｐｌａｎ ｅｖｅｎｔｓ ｉｎ ｔｕｎｎｅｌ 根据隧道内事件分类分级，以及其对运营安全 事件等级 限速／（ｋｍ・ｈ ） 的影响分析结果，研究提出本系统作为一种布设在 一级事件 隧道关闭、组织车辆绕行 山区高速公路的隧道动态预警系统，可由信息采集、 二级事件 ４０ 三级事件 ６０ 信息处理、信息发布３大模块以及信息传输设备组 四级事件 ８０ 成。并应具有如图１所示的系统功能： 注：事件范围内若有滞留人员或作业人员，相应限速值再减小 ①信息采集。 ２０ ｋｍ／ｈ。 通过外场设备获取实时路况信息，包括天气状 ３．２超车事件对策 况、车辆行驶参数采集、隧道内交通事件采集等信 监测预警系统根据监控设备采集的信息进行处 息。该功能由布置在隧道洞口前的气象监测器（能 理分析，判定此时是否有灾害天气事件、交通事件和 见度监测器、雨量器、雪深监测器）、摄像机、车牌识 ｌ４ 公路工程 工作流程 别、测速设备，交换机等信息交换设备共同完成。 ②信息传输及处理。 ４．３高速公路隧道路段动态预警系统总体流程如图 采集到的数据传输至信息处理模块，信息处理 ３所示。 模块对数据进行危险状态识别，包括灾害天气等级、 车辆区问运行速度、隧道内危险品运输车辆位置与 信息采集 隧道内交通事件识别。该模块功能由处理主机及光 纤或无线网络传输完成。 ③信息发布及共享。 匦蔓耍亟困区圜 根据事件识别的结果，进行预警信息提示；同 信息处理 决策分析 时，将事件信息及交通管理与控制信息传输至交警 部门、路政部门等部门。信息发布模块由可变信息 板、车道指示灯等设备组成。 动态预警系统功能结构 信息发郝 信息 危险状态 采集 识别 棼番Ｉ Ｉ 反馈 图３ 高速公路隧道路段动态预警系统总体流程 天 车 隧 事 综 预 隧 执 气 辆 道 件 厶 Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｏｖｅｒａｌｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｅｘｐｒｅ— ＝１３ 警 道 法 状 行 内 级 交 信 监 部 ｓｓｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ 况 驶 父 别 通 息 控 门 采 参 通 管 发 中 集 数 事 制 布 心 ５ 结语 采 件 对 集 采 策 集 本文提出针对隧道不同事件的综合交通管制措 施，可为不同的隧道运营过程中提供有效的交通管 图１动态预警系统功能结构图 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｅａｒｌｙ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ 理与应急处置措施，能更好地服务于隧道监控所、交 警、路政等部门。在充分调研分析高速公路隧道路 ４．２ 设备布设 段运营状况的基础上，建立的隧道路段动态预警系 隧道动态预警系统设备布设与隧道长度、运行 统是有效监测隧道洞外天气洞内运营状况的集成系 环境、交通状况有关，不同隧道的布设存在不同。根 统，是改善山区高速公路隧道路段安全状况的有效 据监测预警系统的组成要求，本文以湖南省怀通高 措施。隧道路段监测预警系统建立了基于事件的预 速公路火炭湾隧道（左线）为例，进行动态预警系统 警对策库，可全面实现山区高速公路隧道路段灾害 的总体布置，如图２所示。 天气、交通事件、超速事件、危险品运输等事件的实 固嚣 泌 蒿器 时监测预警，从而提高运营安全性。 信息采集没拖 抻 速。 ＇牌”Ｉ￣ｉｉ｝！Ｊ＇ Ｊｉ ｋＳ－－Ｄ ｌ、 ；圈豳 ［参考文献］ 。一 ；垡堡 啊哪ｒ． ． 。 ．口口 ｎ口，卢口 ｊ ｉ：； ｉ［１］ 孙龙声，方勇．郭忠印．ＩｌＪ区高速公路运行环境复杂路段行车 ． 蠢１ ７ Ｊ』 ｜ 。 ｜曩｜Ｉｌ＿ 安全预警系统［Ｊ］．公路工程，２０１４（０５）：５４—５８ ［２］ 邓其，詹华岗，肖文贵，等．隧道烟雾环境下驾驶视觉安全模拟 ： 速、、．． ， ｉ】 ；八＿Ｊ段 ｌ１人【】过渡段ｌ实验研究［Ｊ］．公路工程，２０１４（Ｏ１）：３５—３９． 、Ｉ Ｉ Ｉ限速１人ｌ ｆＩ限速Ｉ对ｌ ：＃警？；Ｉ Ｉ ［３］ 赵峰．公路隧道运营风险评估及火灾逃生研究［Ｄ］．西安：长 设施： 布圆圈 圈圆。 安大学．２ＯｌＯ． ｔ 。信曾孙 曾 信 、 限 ［４］ 戴忧华 高速公路隧道路段驾驶行为特性及其风险评价研究 ［Ｄ］ 海：同济大学，２Ｏｌ１． 图２ 动态预警系统设备总体布置图 ［５］Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ２００４／５４ＥＣ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐａｒｌｉａｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｆ ｌｈｅ Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｅａｒｌ，，，ｗａｒｎｉｎｇ ｓｖｓｌｅｌｎ Ｃｏｕｎｃｉｌ ｏｆ Ｉｈｅ ２９ Ａｐｒｉｌ－Ｏｎ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｔｕｎｎｅｌｓ 第６期 苏东兰，等：高速公路隧道运营风险分析及动态预警系统 、 ８ ７ ６ ５ ４ ３ ２ ｌ ０ １５ （上接第５页） ０．９８ ＭＰａ共５种工况。考虑温度应力下，各工况在 夏季和冬季气候条件结构层应力见图ｌ３（ａ）和图ｌ３ （ｂ）。 ４ ③冬季，在车辆荷载和温度应力耦合作用下， 白天温度比较高的时刻，路面表层为压应力，并且最 大压应力为０．２７ ＭＰａ，远小于该沥青混凝土抗压强 度５．５５ ＭＰａ，不会产生压坏；温度较低时刻，由于温 度应力影响，路面表层为拉应力，最大拉应力发生在 凌晨４：００点，为５．２１ ＭＰａ，大于最大抗拉强度，会 发生破坏。而对路面底层，最大拉应力为１．０１ ＭＰａ，其小于沥青混凝土抗拉强度，沥青混凝土不会 破坏；对上基层和下基层底部均为压应力，压应力均 ３．５ ３ ２．５ ２ １．５ ｌ ０．５ Ｏ －０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ０．５ ０ 较小，该两层均不会被压坏。 １０ ２０ ３０ ４０ ５Ｏ 超载，％ （ａ）下面层顶面 超载，％ （ｂ）下面层底面 ④采用合理的路面厚度、选择合适的沥青混凝 土材料、合适膨胀系数的半刚性基层材料选择以及 冬季车辆荷载控制可以有效防止裂缝产生。 ［参考文献］ ［１］吴赣昌．半刚性路面温度应力分析［Ｍ］．北京：科学出版社， １９９５． 图１３不同车辆荷载超载下面层顶面和底面应力 Ｆｉｇｕｒｅ １ ３ Ｓｕｒｆａｃｅ ｌａｙｅｒ ｔｏｐ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｂｏｔｔｏｍ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｔｒｅｓｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｖｅｈｉｃｌｅ ｌｏａｄ ｏｖｅｒｌｏａｄ 地夏季车辆温度与车辆荷载耦合作用下应力很 小，但冬季最大应力仍超过沥青混凝土最大拉应力， 路面面层将开裂。车辆荷载超载对路面也是不利 的，而且车辆荷载超载会使弯沉值增大，加之车辆荷 载的反复作用更容易使路面产生疲劳破坏。所以建 议车辆超载运行。 ［２］吴赣昌．层状路面结构温度应力分析［Ｊ］．中国公路学报， １９９３，６（４）：１—８． ［３］郑健龙，周志刚，应荣华．沥青路面温度应力数值分析［Ｊ］．长 沙交通学院学报，２００１，１７（０１）：２９—３２． ［４］ 李炜光．半刚性材料温度应力分析研究［Ｊ］．重庆交通学院学 ４ 结语 从以上分析可以得出如下结论： 报，２００４，２３（５）：３０—３４． ［５］ 熊非．温度循环作用下的沥青路面温度应力有限元数值模拟 ［Ｊ］．公路交通科技，２０１１，７５（３）：７４—７６． ①冬季低温影响下，路面面层出现了拉应力， 其中表面层最大拉应力出现在０４：ｏ０，大约６．７ ＭＰａ，超过了低温下冻断应力４．２ ＭＰａ，出现冻断破 ［６］ 王乾．沥青路面结构荷载应力有限元分析［Ｄ］．西安：西安建 筑科技大学，２００６． ［７］郭红兵，陈栓发．沥青路面热一荷载耦合应力数值分析［Ｊ］． 长安大学学报：自然科学版，２０１０，３０（２）：１５—１９． 坏；路面底层最大拉应力也出现在０６：００，约０．４３ ＭＰａ，小于冻断应力４．２ ＭＰａ，这说明路面层开裂是 从路表层先开裂引起，进而往下发展。 ［８］ 宋允玲．考虑温度影响时沥青路面荷载应力分析［Ｄ］．西安： 长安大学，２０１０． ［９］ 艾长发，邱延峻，毛成，等．考虑层问状态的沥青路面温度与 荷载耦合行为分析［Ｊ］．土木工程学报，２００７，４０（１２）：９９— １０４． ②对车辆荷载，在冬季，上基层及下基层底部 容易产生拉应力，荷载越大，其产生的拉应力也越 大。在车辆荷载作用下，面层顶面为压应力，而面层 底部容易产生拉应力，特别是在低温情况下更容易 出现拉应力，温度越低，面层底层拉应力就越大，越 容易引起路面开裂。 ［１Ｏ］严作人．层状路面温度场分析［Ｄ］．上海：同济大学，１９８２． ［１１］孙立军．沥青路面结构行为理论［Ｍ］．北京：人民交通出版 社，２００５． ［Ｉ２］谢瑞琼．山东黄河大堤沥青路面横向裂缝成因分析及防治 对策的研究［Ｄ］．南昌：南昌大学，２０１０．
