導語:公路隧道結構特殊,與普通路段相比,交通事故尤其是追尾和撞壁事故多發。2017年秦嶺隧道“8.10”事故發生后,相關部門對行業標準做出了修訂,如《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81)對隧道洞口護欄的過渡設計要求做出了修改,但隧道內因結構物安全引發的交通事故仍有發生,故分析隧道交通事故發生的原因,提出可采取的措施,對于提升隧道交通安全具有重要意義。基于此,作者以交警的視角,再次闡述隧道內迎車面結構物安全設計的重要性,并提出優化建議,為下一步提升隧道內結構物安全提供參考。
一、隧道內結構物現狀及危害表現
(一)緊急停車帶結構物
▲ 緊急停車帶設置現狀
緊急停車帶是指隧道內供故障車輛檢修或等待救援的帶狀停車區域。根據我國行業標準規定,公路、城市道路隧道內緊急停車帶的設置及其幾何尺寸的主要依據如表1。 2004版《公路 隧道 設計規范》(JTG/T D7 0 )規定,公路隧道緊急停車帶有效長度為30米,上下游過渡段各5米,停車帶呈梯形狀。 隨著我國汽車工業的發展及大型車輛普及,2014版《公路工程技術標準》(JTG B01)以及2018版《公路隧道設計規范 第一冊 土建工程》(JTG 3370.1)對緊急停車帶有效長度作了調整,從30米延長至40米,但上游、下游過渡段的長度仍然為5米。 根據2015版《城市地下道路工程設計規范》(CJJ 221),城市道路隧道的緊急停車帶幾何尺寸與公路2004版《公路隧道設計規范》(JTG/T D70)基本一致,只是寬度小0.5米。 根據現行標準規定,特長、長隧道內間隔750米應設置一處緊急停車帶。
▲ 迎車面結構物的物理構成
公路與城市道路隧道的港灣式緊急停車帶均存在迎車面結構物(如圖1)。對行車安全構成威脅的結構物主要是下游過渡段迎車面檢修道外立面及隧道壁端墻?!豆匪淼涝O計細則》(JTG/T D70-2010) 5.1.5規定高速公路及一級公路隧道內檢修道的高度宜為25-40cm,最大高度不應大于80cm。檢修道的高度確定應綜合考慮檢修人員的安全、拿取消防設備方便、放置管線空間以及對駕駛心理影響等因素。建設實踐中,檢修道高度一般取30cm、40cm。過渡段隧道壁迎車面端墻高度一般為隧道洞內建筑限界高度,高速公路、一級二級公路5米,三級四級公路及城市道路4.5米,迎車面端墻為上窄下寬的弧形,最寬處一般約為緊急停車帶寬度。值得一提的是,該寬度一般大于國家標準《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值》(GB1589)規定的客車最大寬度2.55米。
圖1 港灣式緊急停車帶幾何形狀示意圖
▲ 結構物危害性分析
從發生的交通事故現場勘察情況看,大部分碰撞隧道結構物的事故動態過程為:先與檢修道結構物碰撞,之后車輛隨即被彈回繼續向行車道方向運行碰撞左側隧道壁或翻車,或者車輛繼續往前推進,直至碰撞隧道壁端墻。兩種碰撞形態不管是被彈回還是繼續碰撞隧道壁端墻,其共同特征就是車輛初始動能在極短的時間內被消耗,繼而引發人體被甩出車外或在車輛內部發生劇烈的二次碰撞,后果都比較嚴重。
▲ 結構物危害致因分析
國家行業標準《公路交通安全設施設計細則》(JTG/T D81-2017) 6.2.2規定,隧道入洞口過渡段護欄、迎交通流的護欄端頭應進行外展設置,設計速度100km/h時,水泥護欄(剛性護欄)外展斜率不宜大于1:18。這一規定有兩方面考慮因素,一方面是避免車輛直接與護欄端頭碰撞,另一方面是避免在過渡段碰撞時能有效將車輛導向而不至于直接沖破護欄,從而避免車輛沖出橋頭或碰撞隧道洞口端墻。前文闡述了港灣式緊急停車帶的幾何構成,其中最重要的有兩個指標:有效寬度3.5或3.0米,下游過渡段長5米,通過簡單計算可得出下游過渡段檢修道外立面的斜率為3.5:5或3:5。引用隧道入洞口過度段護欄外展的交通工程原理,如果把檢修道外立面看作是水泥護欄,以設計速度100km/h為例,其斜率遠遠大于《公路交通安全設施設計細則》(JTG/T D81-2017)規定的過渡段外展斜率,前者為后者的12.6倍,若沒有導向功能,車輛很容易直接碰撞檢修道或越過檢修道與迎車面端墻發生碰撞。從交通事故損害后果嚴重程度看,碰撞港灣式緊急停車帶迎車面結構物僅次于碰撞隧道洞口端墻。
(二)車行橫通道洞口迎車面結構物
▲ 結構物的物理構成
車行橫通道是指隧道內緊急情況下供救援車輛出入的通道,是連接兩隧道、洞室間或者隧道連接地面、近水平的橫向聯絡通道。行業標準《公路隧道設計規范 第一冊 土建工程》(JTG 3370.1)規定,長隧道、特長隧道宜設置車行橫通道,設置的間距與緊急停車帶一致;車行橫通道限界寬度不得小于4.5m,限界高度與主洞限界高度一致。根據《公路隧道設計細則》(JTG/T D70-2010) 5.2.8規定,車行橫通道內輪廓斷面有直墻式和曲墻式兩種形式,建設實踐中一般采用直墻式。因此,車行橫通道與隧道主洞相交處往往形成迎車面銳角結構物,對行車安全構成嚴重威脅。另外,橫通道底部至少有4.5m檢修帶斷開,在迎車面交角處形成了檢修帶端頭結構物。
▲ 危害分析
車行橫通道迎車面結構物的危害在于失控車輛直接碰撞銳角結構物和迎車面檢修道端頭。另一方面,根據《公路隧道設計細則》(JTG/T D70-2010) 21.1.1規定:“車行橫通道應與緊急停車帶緊鄰布置,即車行橫通道兩端與主洞連接處設置緊急停車帶,以利于緊急情況下的交通疏散。”據此,緊急停車帶與車行橫通道在較短縱距范圍內分布于行車道的左右兩側。從道路交通事故處理實踐中我們可以知道,道路兩側均設有固定物時,交通事故動態過程一般為車輛先碰撞道路左側(或右側)固定物,隨著駕駛人的操作和車輛在原行駛方向上受到阻絆等因素,車輛往往往反方向失控直至碰撞右側(或左側)固定物,整個動態過程車輛呈現S形走向。在隧道內就表現為:車輛往往先碰撞緊急停車帶結構物再碰撞橫通道結構物,連續兩次劇烈碰撞,加重事故后果。
(三)人行橫通道洞口迎車面結構物
人行橫通道與車行橫通道設置方法相似,其通道口與隧道主洞也構成迎車面的交角結構物。按照行業標準《公路隧道設計規范 第一冊 土建工程》(JTG 3370.1)規定:車行橫通道限界寬度不得小于2.0m,限界高度不小于2.5m。隧道內設置了高度大于40cm的檢修道時,且在人行橫通道建筑限界寬度范圍未中斷的,對行車安全影響不大。反之,未設置檢修道或其高度不足時,仍存在不小的安全隱患。如2024年1月19日3:00許,某市一城市快速路隧道內發生一起小客車失控過程中車輛與人行橫通道洞口迎車面結構物碰撞的交通事故,致車內2人當場死亡。
二、安全設計方案
(一)土建措施
▲ 延長緊急停車帶下游過渡段
核心是減小過渡段檢修帶外立面漸變率、最大限度地縮小迎車面隧道壁端墻。隧道內港灣式緊急停車帶建設規模偏小,車輛碰撞結構物事故多發是不爭的客觀事實。雖然,在行業標準修訂發展過程中,對緊急停車帶的有效長度作了一定的優化。但從交通事故發生情況看,現有幾何尺寸構成的緊急停車帶結構物安全隱患仍然嚴重。以設計速度100km/h為例,緊急停車帶下游過渡段檢修道外立面要達到不大于1:18的斜率,至少應設置63m長的下游過渡段,比現有過渡段至少延長58m。同時,過渡段檢修帶寬度應與標準段保持同寬,確保檢修道外立面與隧道壁有足夠的凈空。
▲合理確定檢修帶高度
車輛之所以碰撞緊急停車帶前方隧道壁端墻,是由于在碰撞端墻之前缺少對車輛有效阻擋和導向的物體。根據現有標準規范和管理實踐,檢修道外立面在賦予一定斜率和高度的條件下就可以發揮上述功能。那么,檢修道的高度范圍怎么確定是合理的呢?為了防止車輛跨越道路側緣石、人行道、檢修道發生碰撞、墜車交通事故,《城際道路設計標準》(TCECS G-C10-02-2020)規定隧道內車行道路側緣石高度、《城市橋梁設計規范》(CJJ11-2011)規定橋梁人行道、檢修道高度均不低于40cm。因此,檢修道高度低值可以在《公路隧道設計細則》(JTG.T D70-2010)給出的25-80cm范圍內,確定為40cm。上限值可以根據前文提到的選擇因素,結合對車輛安全防護要求進行選取。如果考慮將檢修道緣石用水泥護欄代替時,可根據設計速度選擇護欄高度。
▲ 迎車面結構物安全設計
車行橫通道、人行橫通道與隧道主洞相交形成的銳角、直角結構物應進行“鈍化”處理。最簡單的辦法就是把“角”削鈍,也可將結構物迎車面往橫通道縱深方向內縮,并將結構物起始點至標準段的隧道壁設計為保持一定斜率的過渡段,以減少車輛直接與結構物“角”的碰撞概率。為了無害化處理車行橫通道靠地面端斷開的檢修道端頭,可以將檢修道由等高設計變更為從結構物開始往下游由低到高的漸變式過渡設計,最低點就是與隧道路面齊平。
(二)交通工程措施
▲ 完善交通標志、標線
通過科學合理設置距離預告標志,及時有效提示駕駛人前方港灣式緊急停車帶、車輛橫通道、行人橫通道的設置情況。規范、合理設置交通標線,重點是將港灣式緊急停車帶、車輛橫通道所在路段車道邊緣線設置為震蕩標線或使用隆聲帶,對車輛偏離車道進行及時提醒,減少車輛偏離行駛方向與隧道結構物碰撞事故的發生。
▲ 設置防護設施
一是在結構物前設置防撞護欄。事實證明,在維持現有斜率不變的條件下,在港灣式停車帶下游過渡段設置旋轉式護欄(地方標準《旋轉式防撞護欄設置規范》DB33/T 888)對失控車輛有良好的防護效果。從目前掌握的失控車輛碰撞護欄交通事故情況看,車輛被成功導向,未發生嚴重后果。二是在橫通道洞口安裝易開型活動護欄,對失控的車輛起到阻擋、導向作用,不致于車輛直接與端墻發生碰撞,活動護欄應具備在應急狀態下遠程快速打開功能。三是設置防撞墊。設置防撞墊需要在土建時考慮預留一定的空間,不得影響港灣式停車帶、橫通道的正常功能。防撞墊的形式應采用可導向防撞墊,不能以公路防撞桶代替,不然事故后果可能會更嚴重。
圖2:隧道設置防護措施
▲ 合理設置照明
合理的照明是減少事故發生最有效的措施?!豆匪淼涝O計規范 第二冊 交通工程與附屬設施》(JTG D70/2-2014)和《公路隧道照明設計細則》(JTG/T D70/2-01-2014)均規定了公路隧道照明應按入口段、過渡段、中間段、出口段、緊急停車帶和橫通道進行照明設計,其中隧道緊急停車帶照明宜采用顯色指數高的光源,橫通道應保持一定的照度。但在管理實踐中發現設計照明不足、燈具開啟不全、養護不及時等問題普遍。因此,需進一步加強隧道緊急停車帶、橫通道路段從照明亮度、燈色等方面的安全設計,有助于區別其他路段。城市道路隧道照明尚缺少專門的行業標準,但根據實際安全行車的需要,相關路段也應參照公路隧道標準加強照明設計。
(三)制(修)訂行業標準
▲ 修訂緊急停車帶幾何尺寸的規定
從道路交通事故教訓中總結提煉理論依據進行標準規范的修訂,是世界各國、各行業的普遍做法。修訂《公路工程技術標準》(JTG B01)、《公路隧道設計規范 第一冊 土建工程》(JTG 3370.1)、《城市地下道路工程設計規范》(CJJ221)等標準中關于港灣式緊急停車帶的幾何尺寸,下游過渡段檢修道外立面斜率應滿足表2規定。
▲ 新增結構物前設置護欄的規定
將本文交通工程措施中設置防護措施部分闡述的措施,吸收為相關行業標準的條文規定,如《公路交通安全設施設計規范》(JTG D81)。
▲ 完善特殊結構物路段照明標準
現行《公路隧道設計規范 第二冊 交通工程與附屬設施》(JTG D70/ 2-2014) 6.6.1緊急停車帶照明亮度不應低于1.0cd/m2,6.6.2規定橫通道亮度不應低于1.0cd/m2 ,建議提高標準,突出特殊點段的視覺效果。城市道路隧道路段緊急停車帶、橫通道沒有照明的特別規定,建議編制《城市道路隧道照明標準》或修訂現有標準中有關照明規定。
三、結語
按照“發生一起交通事故、消除一類安全隱患”的總體思路,在“人民至上、生命至上”的大背景下,隧道洞內結構物安全隱患的徹底治理應該被重視。相關部門應立即行動起來,開展全面的排查與治理,分“當前”和“長遠”兩個方面,對在役隧道運用交通工程措施進行系統排查治理;對在建、擬建等尚未開工的隧道應通過變更設計進行優化完善。此外應盡快開展相關標準規范的修訂制定,從道路交通工程角度防止呼北高速西家塔隧道“3.19”等類似事故再次發生。
參考文獻:
1.《公路工程技術標準》JTG B01(2003年版、2014年版)
2.《公路隧道設計規范》JTG D70-2004
3.《公路隧道設計規范 第一冊:土建工程》(JTG 3370.1-2018)
4.《城市道路工程設計規范》CJJ 37-2012
5.《城市地下道路工程設計規范》CJJ221-2015
( 文 / 浙江省公安廳交通管理局警務技術二級主任、浙江省警察學院碩士研究生實務導師、浙江省道路交通管理標準化技術委員會專家委員 程金良 )
編校 | 張翼飛 劉林
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