高速公路隧道群营运安全管理技术的...

高速公路隧道群营运安全管理技术的研究
摘要
摘要
近年来,随着国家及地方高速公路网规划的实施,在高速公路建设快速推进
的今天,隧道特别是隧道群的建设成为重庆、福建、贵州、云南、浙江、陕西、
广东等隧道集中省市的一道别具一格的风景,众多的隧道群,在为当地经济社会
发展注入无限活力的同时,由于隧道群行车环境的特殊性,也引发了令业界堪忧
的话题,这就是隧道群交通事故多发,如何从管理上提高隧道群营运安全性成为
交通工程师、隧道运营企业、政府安全管理部门必须面临的挑战。

本论文题目是重庆交通科研设计院承担的西部交通建设科技项目《沪蓉西高
速公路隧道群运营安全与节能技术研究》的子课题之一,研究目的在于从管
理技术角度探寻提高高速公路隧道群运营安全性的理论与措施,为我国高速公路
隧道群运营管理部门和政府安全管理部门提供决策参考。

本论文在借鉴国内外先
进运营管理成果与经验的基础上,形成了如下研究成果:一、基于安全度与危险
度指数的高速公路隧道群营运安全分类方法;二、基于隧道分类与危险品编组的
危险品车辆管理规则;三、高速公路隧道群应急管理体制的构建;
四、具有中国
特色的隧道管理者代表制度;五、基于可靠度与失效度的机电设施分周期管养对
策;六、基于低劣化数值法的机电设施设备原型更换决策模型;
七、机电设施设
备“安全库存’’政策;八、基于驾驶员信息量的高速公路隧道群养护区段安全推
荐车速计算模型。

最后应用研究成果,编制了《湖北省高速公路隧道群营运
安全管理办法》,有利于推动高速公路隧道群营运安全管理朝着法制化、规范
化发展。

关键词:高速公路隧道群;营运安全;分类管理;安全车速;管理办法, ,.
,嬲
,. ,
, , .
嬲“
’ .
,,.:; ;,;
;,?
;
;¨ ”;
,“ ”,. : ; ;
; ; 重庆交通大学学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工
作所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集
体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已
在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名:
斑口年≯只罗
重庆交通大学学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留
并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本
人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以
采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

同时授权中国科学技术
信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并进行信息服务
包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等,同时本人保留在其他媒体
发表论文的权利。

学位论文作者签名:
师警:掣欠
日期:矿舻年明
魄缪爿弘
本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊光盘版电子杂志社系列数据
库中全文发布,并按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权
益。

学位论文作者签名:
指导教师签名:
日期: 矿了年/月
日期:碚第一章绪论
第一章绪论
.课题来源
该课题属于西部变通建设科技项目??沪蓉西高速公路隧道群运营安全
与节能技术研究的子课题‘湖北省沪蓉西高速公路隧道群营运安全与节能综
合管理指南中的‘高速公路隧道群营运安全管理技术研究》课题。

.研究背景
本论文的研究背景主要体现在以下几个方面:
道路交通安全形势十分严峻
根据世界卫生组织的统计数据表明,全球大约每年大约有万人死于道路交通事故.伤害的数日更是高达∞万,相当于全球五个最大城市人口的
总和,并占全球主要伤害死因的第位.更加严峻的是,如果不付诸努力并开展
新的道路安全行动,到年全球道路伤亡总数将上升器左右,其中中低收入
国家死亡人数将上升“。

从经济学角度考虑,估计道路交通事故
伤害的成本占
低收入国家国民生产总值的%左右,占中等收入国家的的.聃,占高收入国家的。

据估算,全球道路交通事故造成的直接损失约为亿美
元?。

第一章绪论
田全球伤害死亡原园分布围?
缸.
‘
目前中国道路交通事故死亡人数居世界第一,而且交通事故居高不下,全国
道路交通安全形势严峻。

从图.可以看出,从年到年我国道路交通事故总数、受伤人数虽有所下降,但死亡人数基本没什么改观,居高不降。

仅
年全国共发生道路交通事故起.造成人死亡、人受伤,直接
财产损失亿元。

其中,发生一次死亡人以上特大交通事故起,造成人死亡。

目前我国交通安全形势的严峻不仅表现在交通事故次数、死亡人数、受
伤人数、直接财产损失绝对数巨大,而且还表现在相对数也同样高于世界发达国
家或地区。

据年世界卫生组织联合世界银行所做的《预防道路交通伤害报告》
中对道路交通事故万人死亡率可以清晰地看出,中国的道路交通
安全形势与发
达国家比较更加令人担忧。

从图.中可以看出,中国的道路交通事故万人死
亡率近似相当于英国、荷兰、瑞典道路交通事故万人死亡率的倍。

,??、
/ \
\
、\
圜
、、¨ .
圈.虢田道路交通事故次数、死亡人数、受伤人数对比图年
噜Ⅱ娟舳蜘,%。

侧 .
四第一章绪论。

‘二』二二署
“Ⅲ目日丧目十日
圈. 年一些国家或地区万人死亡事对比圈“’
噜. 吲
交通安全问题日益得到重视
二十世纪九十年代开始。

世界各国普遍制定了道路安全规划目标,将推动减
少死亡的有效措施列入重要的政治议程,以便有效降低道路交通事故的损失。

表
.列举了部分国家和地区的安全规划目标。

表.部分国毫和地区减少交通事故死亡的删标“起始年份目标■故死亡人数目标减少幅度
国家或地区
年份
辨 %
奥地剃
加拿大
丹麦
∞ .%
欧盟
%
芬兰
%
希腊
%
意大利第一章绪论万车死亡率人
马来西亚
.%荷兰%
新西兰
%
波兰.%
沙特阿拉伯.%
英国%
美国
我国政府和各级领导十分重视道路交通安全问题,国家主席胡锦涛总书记多
次指出:尽管我们中国有十三亿人口,但我们珍惜每一个同胞的生命;中共中央
政治局委员、国务院总理温家宝也多次强调:中国政府始终把人民健康安全放在
第一位;中共中央政治局委员、国务院副总理张德江年月在全国道路交通
安全工作部际联席会议上讲话时强调必须深入贯彻落实科学发展观,坚持以人为
本、安全发展,采取更加有力的措施,把事故数量降下来,把死伤人数降下来,
确保道路交通安全形势进一步好转;交通运输部冯正霖部长强调:必须树立安全
至上、安全重于一切的理念,在实现交通健康、稳定、可持续发展的历史进程中,
推动社会的和谐、文明、全面进步; 国务委员、公安部长孟建柱强调:增强做好
道路交通安全工作的紧迫感和责任感,明确工作目标,强化工作
措施,落实工作
责任,加大工作力度,形成工作合力,为经济社会发展和社会和谐稳定做出更大
贡献。

我国隧道建设取得长足进步
随着交通事业的迅猛发展和道路等级的提高,我国修建的高速公路隧道越来
越多,规模也越来越大,而且我国的高速公路大部分在近年内建成的,交通安
全是高速公路建设、运营管理研究的主要内容之一。

从图.可以看出我国公路
隧道修建速度惊人,截止年底,全国公路隧道共处、.万延米,
其中,特长隧道处、.万延米,长隧道处、.万延米,中隧道
处、.万延米,短隧道处、.万延米,比上年末增加处.%、
.万延米增加.%,我国已成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国
家。

公路隧道的建设越来越多,越来越长,同时建设也越来越复杂,呈多样性发
展,其运营安全管理问题则相当突出。

第一章绪论
圆
蓦椰椰跏砌砌岫彻舌。

砌卸∞啮
囤我国隧道座敦、隧道里程血变化图年
曲
垃血聃
删
隧道交通事故屡见不鲜
近年来,国内外高等级公路隧道交通安全事故时有发生,造成重大的生命财
产损失,社会影响极为恶劣,足以引起高度重视。

国内隧道安全状况以仅开通一年有余的西汉高速为倒进行分析,西汉高速公
路有公里从安康市宁陕县过境,在境内共有隧道个,以秦岭二、三号隧道
和郭家山隧道为代表的两个隧道群全部坐落在宁陕县境内,其中较长的秦岭二号
隧道长米、三号隧道长米。

据安康市高交大队统计数据,西汉高速公
路自年月同正式通车以来截止年月日,安康段共发生各类
交通事故起。

其中特大事故起、重大事故起、一般事故起、轻微事
故起,死亡人、受伤人,直接经济损失余万元。

其中隧道内发生事故起,占事故总数的,秦岭二、三号隧道区段发生交通事故起,占
隧道内事故总数肼,死亡人,占安康段死亡人数的%,受伤人,占受
伤
人数%。

从图.可以看出公路隧道群事故发生率远远高于一般路段,值
得引起我们足够的重视。

第一章绪论
图.秦岭二、三号隧道群交通事故照片?Ⅱ一般路段
哪样/
圆
一“
圈.西汉高速特重大事故与隧道相关比倒图
寰西汉高速开通一年左右与隧道相关的部分特重太空通事故统计表
第一章绪论
故,造成人死亡,人受伤。

一四川籍驾驶员在途经西汉高速上行线油坊坪
隧道北口时,车辆失控撞在公路护坡上,造成
年月日油坊坪隧道
该驾驶员当场死亡。

陕西籍驾驶员张某和秦某两人在赶往汉中途
年月日梨子坪隧道中,在西汉高速上行线梨子坪隧道内发生碰撞
事故,造成人死亡。

宁夏籍驾驶员赵某,随乘男、女两人自汉中赶
赴银川,行经西汉高速下行线秦岭二号隧道时,
年月日秦岭二号隧道
汽车撞在加宽车道墙角处,两名随乘人员当场
死亡,赵某重伤。

一驾驶员驾驶桑塔纳小轿车车内乘人在
西汉高速公路宁陕县蜂堡寨隧道内与大客车迎
年月日蜂堡寨隧道
面相撞,造成桑塔纳小轿车驾驶员和车上人
死亡,人受伤。

国外公路隧道交通事故发生频率也比较高,事故损失也是十分严重。

挪威对
年到年挪威余条公路隧道发生的事故的研究表明,平均事故率为.起有人员伤亡/万车辆.,对年到年问所发生的交通事
故的研究表明:司机的疲劳是引起交通事故的主要原因,约占有人员伤亡的公路
交通事故的%,隧道发生的严重交通事故中很大一部分是由于隧道内部布置单
调和司机的疲劳、注意力不集中而造成的口;瑞士也得到司机的疲劳是所有事故
原因中最主要原因的结论;奥地利的研究表明,隧道内部布置单调与司机注意力
不集中可能有着必然的联系,年月开通的.公里长的隧道,
前半年里所发生的全部起事故中有起发生在朝南的方向上,事故原因是照
度不足。

表.列举了国外比较典型高速公路隧道事故情况。

表.国外典型高速公路隧道事故统计表呱
.隧道伤亡损害备注
时间事故原因
辆货车
人中火灾持续燃烧小
美纽约货车起火辆轿车受
毒时,交通中断
损
西德货车失灵无货车受损第一章绪论
法货车故障伤货车受损火灾持续分钟
无货车受损
西班牙货车起火
死货车轿
货车轿车
荷兰火灾持续分
追尾起火伤车受损
死
货车轿车货车火灾持续隧道
日本
追尾伤轿车受损
顶部坍塌近千米
货车碰撞翻
死货车
日本
车
油罐车碰撞起死货轿
美加州火灾持续分
公车
火伤
死
阿富汗
死轿车
意大利货车追尾
伤
瑞士. 货车碰撞货车受损公车刹车失灵公车奥地利
拖挂车紧急死货车轿
法’
车
刹车伤
货车轿车死货车轿
瑞士
车
碰撞起火伤
货车碰撞货车
奥地利
法伤
货车故障货车
中型运输车碰
挪威伤火灾持续分
撞
轿车货车死货车轿
意大利火灾持续分
碰撞起火伤车受损
机车轿车追尾机车轿
挪威伤火灾持续
车
起火
公车故障起死
火灾持续
南非公车
火伤
货车公车轿车死货公车
火灾持续
奥地利
碰撞伤轿车
小巴油罐车碰死小巴油意大利
撞伤罐车轿
第一章绪论
生
公车
奥地利公车碰撞
车为
火灾持续天隧道项
法死
货车漏油起火大货车全部坍塌
毁
拖挂车追尾起货车轿挪威伤
火车
意大利货车故障轻伤货车轿车死
奥地利
正面碰撞伤
货车数轿车
死车烧毁
丹麦进隧道追尾起
伤
火
小巴货
瑞士. 货车对撞死隧道顶部坍塌轿车
死货车
奥地利货车轿车碰撞烧坏结构长度伤轿车
多人
受伤,
小型巴士与汽通风系统未能正常启韩国汉城弘智门隧道其中
动
车相撞起火
人伤势
严重
一辆卡车在改
司机受
日本首都东京一隧道水稻那撞上支
伤
柱
一德国人驾驶司机
的汽车与一辆死亡,
瑞士南部阿尔卑斯山科隆隧道
意大利载重汽司机受
车迎面相撞
伤
小客车与卡车人死辆小客车、
瑞士一意大利边境. 短暂封闭
亡
对撞辆卡车
综上所述,无论是我们所面临的严峻的安全形势,还是对人民生命和财产安第一章绪论
全的重视,在安全与创新成为时代强音的今天,开展高速公路隧道群营运安全管
理技术研究具有十分重要的理论意义和现实意义。

.国内外研究现状
围绕隧道营运安全管理课题,世界各国也相继开展了一些工作。

通过这些研
究,隧道的运营能力得到了显著提高。

..国外研究现状
国外非常重视公路隧道营运安全管理,在公路隧道安全管理领域投入大量的
人力物力,欧洲和日本在隧道安全管理方面一直走在世界前列,主要源于国内隧
道数量比较多以及对安全问题的高度重视。

国外典型公路隧道管理成果总结
欧盟国家于年提出关于隧道安全的法令,要求所有欧盟公路网中的隧道
必须有一个统一、稳定的最低安全标准。

欧盟安全委员会决定采用分步提高隧
道安全性能的战略:其中中短期任务为委员会提出一个公路隧道最低安全标准来
保障通行车辆的安全,此议案主要围绕技术和相关运营安全方面的设备、交通法
规以及用户的信息沟通方面;中长期任务为发展多种交通运输模式,特别是多山
地区。

此议案的主要目标是防止恶性事故发生,确保人身安全,保护环境以及隧
道设备的安全。

议案的第二个目标是在事故发生的第一时间内作出营救决策,并
为遇难车辆提供必要的营救设施,允许立即干涉隧道的使用,确
保有效应急服务,
保护环境,降低材料损坏。

.》
英国年颁布了哺法案,重点规定了国家级的安全组织与功能以下几个方面:安全管理行政
机构:地方的安全管理行政机构由国家统一任命,全权负责隧道安全管理的各个
方面,对于跨国隧道,协商后认定一个专有管理机构,行政机构有权对全国的所
有新建或改建的隧道行使权利,他们有权停止或限制不符合安全要求隧道的运营;
技术检查机构:由国家任命,执行安全评估及检查,行政机构本身可以执行
此权利,但是涉及隧道管理机构的不能被授权为技术检查机构;隧道管理者:
每条隧道都要有唯一的一个行政机关认可的隧道管理者,隧道可以由国有或私有
实体负责管理。

对于跨国隧道,要由两个行政机关都认可的同一管理者来运营;
独立的安全专员制度:此专员要由每条隧道的管理者提名,负责防御和安全
保障措施,以确保车辆和管理员的安全。

此专员只负责公路隧道安全问题,独立
于其他事务之外。

第一章绪论
挪威年发布的》对公路隧道运营做了相应的规定,其成
果重点可以概括为以下几点旧:由隧道的等级决定隧道内安全设备的规格,
当要采取措施提高现有隧道的安全性时,那些需要提高安全性的路段应该使用与
新建成的隧道相同的安全规格;在所有等级隧道中建立高度障碍设施,高度
障碍应该修建的足够坚固,以确保任何进入的车辆碰到它时,都能够感知到。

挪威公共道路管理局有责任为新建成的长度超过的隧道安装无线电设备。

对
于长度不超过的隧道,只有在进行了专门的评估后才应安装无线电设备。

挪威公共道路管理局有责任安装和运营必要的通讯设备,其中包括联合双频紧急
频道。

这样可以确保每项应急无线电通讯业务能在隧道内运营它们自己的系统。

公共道路理事会已经建立出了关于交通控制理念成本分析模型。

该模型是用
来研究在隧道封闭的情况下通过相关的转向标志装置实施的不同交通控制理念的
成本效益。

法规所做出的建议是超过的隧道归类为特殊火灾对象,在规
划阶段必须制定预案并与当地的应急供电紧密配合。

当准备应急预案的时候,也
应该包括邻近的其他隧道,对于较短隧道简化应急预案应考虑与消防服务合作。

详细介绍了道路隧道火灾保护管理程序指南》年月。

指南叙述
了挪威公共道路委员会和消防部门之间的合作、风险分析的程序、演习中的责任
和合作、应急预案和参与,也阐述了现存隧道的分级规定。

介绍了火灾和电
气安全董事会制定了关于隧道中消防安全的小册子年月。

危险品运输规定:所有的低交通量常规的隧道通常对危险货物的运输开放的。

对
城市隧道、海底隧道、长的混凝土沉入建筑物下面的隧道等,应该做出特别的
考虑。

作为应急预案约束的一部分,危险货物通过隧道时应该进行评估,分析应
该包括隧道和替代路线的人身伤害和物质损失的计算和比较。

约束的决定由公共
道路委员会来决定。

具有详尽的机电设备运营维护技术要求,基于设备的大
概寿命费用,建立进行设备的每个组成部分的寿命评估体系。

维护计划依据
确保隧道的安全等级必须保持假定的功能性需求和功能性安全来支撑。

美国高速公路联邦管理局年发布的,
:, 对公路隧
道安全运营提出了以下六条推荐措施们:开发通用的、一致的、更加有效的
视觉、听觉、触觉的逃生路线标志;制定以人为本的隧道应急管理指南:
开展火灾自动报警系统和智能视频事件检测系统的评价工作;制定提升驾驶
员对事件反应能力的设施设计标准:利用风险管理的理论加强隧道的检查和
维护;推广诱导设施和车距确认设施在公路隧道中的应用。

日本制定的隧道行车管理相关法令以年《消防法》规定的危险品分类为
依据。

在日本《道路法》规定?:道路管理者,为保证道路结构安全及防止交通第一章绪论
危险,如有下列情形,应该采取对区段道路禁止或限制通行。

具体情形为:.对
于道路结构的破损,毁坏及其它可能导致交通事故的情形;.道路
管理者为保证
水底隧道的结构安全类似水底隧道情况的规定亦包括在内,及防止水底隧道发
生交通事故,规定禁止、限制运输具有爆炸性及易燃性的物品及其它危险物的车
辆通行。

国外典型公路隧道事故后经验总结钉
欧盟根据在正在运营的座长隧道和特长隧道的测试结果及隧
道与隧道的重大事故分析,提出了条提高隧道运营安全的具体措施,并
于年启动了隧道防火项目研究。

研究的主要目标是改善既有隧道的火灾安全状况,发展新的火灾探测、监控、减灾方法,包括人的反应研究以
及隧道结构的防护措施等,以及发展、验证、完善合理的火灾安全等级评估方法。

瑞典分析研究了年至今的多起安全事故,提出降低隧道火灾风险和
提高安全的条措施:驾驶考试中要包括一些特殊的问题,涉及到道路用户
在隧道中遇到故障、拥塞、事故或火灾时的表现;当车辆起火时,强烈建议
驾驶人设法驾车驶出隧道;要严格控制重型运货汽车和运输危险
货物汽车的
驾驶人的驾驶时间,相关政府部门要进行必需的投资;对运输危险品的汽车
驾驶人的指导,必须包含隧道内运输方面的内容;要定期测验运货汽车和公
共汽车司机的关于隧道内车辆和设备的安全知识;穿过隧道的危险品运输的
规章要严格地按国际标准执行:对于运输某些危险品,规章中要求采用护卫
车辆或是伴随车辆;在一些情况下,可以禁止货运车辆在多车道隧道中超车;
为安全起见,当隧道内拥塞时请和前方车辆保持一定距离。

瑞士选择分析的欧洲隧道火灾有三起发生在奥地利隧道、一起发生在法国和
意大利交界隧道以及三起瑞士隧道火灾,即:隧道单向行车隧道火灾和两起隧道双向行车隧道火灾。

分析中比较关注的问题就是在这些火灾中隧道用户的表现。

评论中提到瑞士隧道火灾中涉及到人的表现问
题应吸取如下教训:如果没有被其他车辆阻挡,驾驶人应尽量向出口靠近;
警察和隧道用户都没有用已有的逃生口疏散,这个问题要通过更明确地标注
出逃生线路、应急灯以及更详尽的隧道现有装置资料来得以解决;大多数隧
道用户都待在他们的车里,直到询问消防员后才撤离:不要等待救援队,乘
客的迅速自救往往是最有效的;驾驶人的形转弯常导致混乱和危险,因此
除非警察、消防员或隧道员工要求,否则不要进行形转弯;若烟雾在隧道
中突然蔓延,关注于驾驶的司机可能会意识不到危险。

年春发生在法国和意大利交界的蒙特一布拉克隧道和奥地利陶恩隧道
的灾难性火灾使得人们更加地关注安全问题,尤其是人为因素??一方面是指隧
第一章绪论
道用户的行为因素,另一方面是指隧道运营方、消防人员、警察以及救援人员的
行为因素。

世界道路协会隧道运营技术委员会新增加了一个工作组??公路隧道安全的人为因素工作组。

该委员会曾向所有的成员国发出了一份调查问卷,收到的问卷回执来自下列个国家:澳大利亚、比利时、
加拿大一魁北克、法国、德国、荷兰、挪威、日本、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞。