安文娟，李志鋒，李遠哲

(招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶　400067)

公路隧道出口與主線收費站最小安全間距研究

安文娟，李志鋒，李遠哲

(招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶400067)

摘要：界定高等級公路隧道出口與其主線收費站的最小間距定義，分析隧道出口與主線收費站距離過近可能造成的行車事故，探討高等級公路隧道出口與收費站最小間距設置的影響因素。從行車安全角度出發(fā)，提出隧道出口與收費站的最小間距包含收費排隊長度、安全停車視距、變道安全行駛距離等3段距離，并給出這3段距離各自的計算方法。以蘇埃隧道為例，提出蘇埃隧道出口與其主線收費站的最小間距計算值。

關鍵詞：公路隧道；主線收費站；最小間距；交通安全

在山區(qū)城市，受地形地貌條件和社會經(jīng)濟資源的限制，高等級公路橋隧結構物的比例大幅度提升，部分地區(qū)橋隧比例超過了總里程的70%。目前，我國高等級公路仍在實行收費政策，而延伸到城市內(nèi)的高等級公路其橋梁和隧道隨著交通擁堵問題的日益突出而逐漸取消了單獨收費。但在一些中小山區(qū)城市，由于政府財政能力有限，許多大型橋梁和隧道構筑物采用 BOT或PPP模式建設，且由于多數(shù)中小城市交通擁堵問題還不是十分突出，并受限于管理體制等多方面的原因，因此仍存在市內(nèi)橋梁和隧道單獨設站收費的情況。

我國《高速公路收費站及收費廣場設計規(guī)范》(2001年報批稿)第3.2.1-4 條文規(guī)定：主線收費廣場應與特大橋、隧道等保持一定的間距設置，其間距在1 km以上為宜。此規(guī)范條文說明中未對隧道與收費廣場的間距作強制性規(guī)定，也未給出明確和具體的安全間距計算方法，從而導致高等級公路設計過程中，當因城市土地資源匱乏而不得不采取超標設計時，該條文規(guī)定未能作為評價設計方案安全性的有效依據(jù)。此外，當前國內(nèi)對這方面的研究幾乎空白，而隧道與主線收費廣場距離過近的設計方案確實存在，且兩者間距過近時對道路運營的安全性確實有影響，因此值得深入分析和研究。

1隧道出口與主線收費站間距過近的交通事故特點

本文對隧道出口與收費站間距過近的交通事故進行了分析和總結，認為其主要具有以下特征。

1) 車輛在收費廣場頻繁減速、停止和起動、加速。在收費廣場區(qū)域，駕駛員常常把注意力放在尋找空閑車道、通行券及費用繳付上，若隧道出口距離收費廣場過近，駕駛員從隧道出來存在“明適應”不良情況，往往不易及時識別指路、指示等交通標志，車輛不能及時變換車道至合適的收費窗口，從而容易發(fā)生車輛碰撞事故。

2) 在交通量較大的情況下，收費站有發(fā)生堵車的可能性。如果堵車距離較長，車輛駛出隧道時存在“明適應”的反應過程，不易發(fā)現(xiàn)前方堵車，可能來不及減速停車，易發(fā)生追尾事故。另外，如果堵車堵至隧道內(nèi)，則由于視線不佳，車輛在隧道內(nèi)更容易發(fā)生追尾事故，且若遇突發(fā)情況，前后路段均封死的話，后果則更加嚴重。

2隧道出口與主線收費站最小安全間距的定義

隧道出口與收費廣場的最小安全間距是保證隧道與收費廣場區(qū)域交通安全的一項重要指標，是在滿足駕駛者“明適應”、收費標志視認、車輛變換車道和減速停車收費的前提下，隧道出口與收費島島頭之間必須保持的最小距離，如圖1所示。

圖1　隧道出口與收費廣場安全間距

3影響隧道出口與收費站最小安全間距的因素

由隧道出口距離主線收費站過近的事故特點分析可知，收費排隊長度和車輛駛出隧道后的安全行車距離是影響隧道與收費廣場區(qū)域交通安全的2個主要因素。而收費排隊長度取決于收費方式與交通量，安全行車距離受視覺適應特點、交通信息獲取和收費廣場交通特點等因素影響。因此，合理確定隧道出口與收費站之間的最小安全間距需考慮以下影響因素。

1) 交通量。在收費廣場服務效率一定的情況下，交通量越大，收費排隊長度就越長，發(fā)生收費擁堵的概率也就越大。

2) 收費方式。收費方式?jīng)Q定了收費效率。目前收費站普遍采用ETC與MTC相結合的收費方式。ETC車輛數(shù)占總收費通過車輛的比例越大，收費效率就越高，發(fā)生收費擁堵的概率也就越低。

3) 視覺適應特點。當車輛高速駛出隧道出口時，劇烈的明暗過渡會導致駕駛者瞳孔急劇收縮，瞳孔面積變化率迅速增加，如果其超過駕駛者明視覺適應能力，則將產(chǎn)生瞬時盲期，即所謂的“視覺震蕩”[1]。駕駛員瞬時盲期期間需保證行車道上沒有任何障礙物。

4) 交通信息獲取。在隧道出口與收費廣場之間應保證設置交通標志和交通誘導設施所需的距離，便于駕駛員在該距離內(nèi)識別、認讀一系列的交通信息后，有足夠的時間決策、操作[2-3]，保證安全減速并將車輛停在合適的收費車道。

5) 收費廣場交通特點。若車輛未行駛在合適的收費車道上，則需減速并變換車道。若隧道出口距離收費站較近，車輛來不及變換車道時，則可能會引起交通流紊亂甚至引發(fā)交通事故[4]。

4隧道出口與收費站最小安全間距計算

隧道出口與收費站安全間距的計算模型分為2部分，一部分是收費排隊長度計算模型；另一部分是車輛安全行車距離模型。本文以汕頭市蘇埃隧道(單向3車道，1級公路標準兼具城市主干道功能)為例，分析最不利情況下高速公路隧道出口與主線收費站安全間距的計算模型，即分析在最大預測交通量情況下的排隊長度L1模型，安全停車視距L2模型，及駕駛員通過隧道后減速變道至停車排隊繳費需要的安全行駛距離L3模型(包含明適應距離La模型、標志視認距離Lb模型、變道行駛距離LTT-1模型)，如圖2所示。由于高等級公路上小客車的行駛速度比大貨車快得多，當此最小間距滿足小客車的安全行駛要求時，其必然也滿足大貨車的安全行駛要求。因此，本文僅以小客車為例來計算隧道出口與收費站之間的最小安全間距。

圖2　隧道出口與收費廣場最小間距示意

4.1收費排隊長度L1

車輛通過收費站首先需減速，然后排隊繳費，最后加速駛出收費站。收費排隊系統(tǒng)中車輛停車收費排隊長度L1計算公式為：

根據(jù)設計資料，蘇埃隧道單向收費車道含3個年票收費車道、1個ETC收費車道和2個人工收費車道。年票收費針對本地車輛，ETC和人工收費針對外地車輛。排隊長度計算方法按停車收費和不停車收費2種情況進行分析。

4.1.1停車收費排隊長度L11計算

4.1.2不停車收費排隊長度L12計算

考慮隧道出口與收費站的安全間距，排隊長度應按照最不利的情況取最大值，即L1=L11= 71.2 m。

4.2安全停車視距L2

車輛變道完成后需要行駛一段距離以保證其能安全停車至排隊收費。小客車停車視距采用路段運行速度計算值計算[5]，計算公式為：

式中：Sc為小客車停車視距，m；v85為運行速度計算值，km/h；t為空駛時間，即反應時間，取2.5 s(判斷時間1.5 s，運行時間1.0 s)；g為重力加速度，取9.8 m/s2；f為縱向摩阻系數(shù)，依運行速度和路面狀況而定。

不同運行速度下小客車的安全停車視距見表1。

表1　安全停車視距L2

4.3變道安全行駛距離L3

小客車駕駛員駕車通過隧道后減速變道至停車排隊繳費需要的安全行駛距離L3包含明適應距離La、標志視認距離Lb及變道行駛距離LTT-1。

4.3.1明適應距離La

小客車從隧道暗處駛出到明處，人眼視力適應時間約1～3 s，按有利于行車安全的角度考慮，明適應時間取3 s。根據(jù)不同運行速度計算出明適應距離La，見表2[6]。

表2　明適應距離La

4.3.2標志視認距離Lb

在一定的運行速度下，某距離外的道路交通標志可被駕駛者清楚辨認，該距離為標志視認距離[7]。不同運行速度下路側(cè)標志視認距離的一般取值見表3。

表3　標志視認距離Lb

4.3.3變道安全行駛距離LTT-1

小客車從外側(cè)車道T變道至內(nèi)側(cè)車道T-1的安全行駛距離包括：小客車等待內(nèi)側(cè)車道T-1可插入間隙時行駛的距離LT1、駕駛員判斷可插入間隙反應時間內(nèi)所行駛的距離LT2、駕駛員變換車道車輛橫移時所行駛的距離LT3。小客車每變換1個車道所需要的安全行駛距離LTT-1計算公式為：

不同運行速度下，車輛每變換1個車道所需的安全行駛距離值見表4。

表4　變道安全行駛距離LTT-1

以蘇埃隧道為例，駕駛員從最內(nèi)側(cè)車道變道至最外側(cè)收費車道最多需要變道5次，即所需要的最大安全行駛距離L3=La+Lb+5LTT-1。

5隧道出口與收費站最小安全間距取值

由上述計算可知，高等級公路隧道出口與主線收費站之間的最小安全間距L的取值與隧道所在道路的設計速度、交通量、車道數(shù)及收費站的收費車道數(shù)、收費方式等因素有關，因此不同道路其最終計算得到的L也不相同。就蘇埃隧道而言，按上述方式計算得到的L為1 043 m。

6結束語

本文從我國高等級公路隧道建設現(xiàn)狀出發(fā)，對高等級公路隧道出口與主線收費站之間的最小間距進行了定義，在充分考慮隧道出口與主線收費站如果過近可能引起的交通事故特點的基礎上，探討了高等級公路主線收費站與隧道出口最小間距的設置與主線交通量、車道數(shù)、設計速度、收費站車道數(shù)、收費方式等因素的相關性，從而推導出該最小間距應包含車輛排隊長度、駕駛員安全停車視距和變道安全行駛距離等3段距離，并給出了每段距離的具體計算方法。但隧道出口與其主線收費站之間的最小間距的最終確定隨具體工程的不同而有所不同。

參 考 文 獻

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[3]呂曉東.高速公路互通式立交與其他設施凈距研究[D].西安：長安大學，2011.

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[5]華杰工程咨詢有限公司.JTG/T B05—2004公路項目安全性評價指南[S].廣州：廣州出版社，2004.

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[8]任福田，劉小明，榮建. 交通工程學(第二版)[M].北京：人民交通出版社，2008.

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Research on Minimal Safe Clearance between Highway Tunnel Exit and Mainline Toll Gate

AN Wenjuan, LI Zhifeng, LI Yuanzhe

Abstract:This paper defines the minimal clearance between highway tunnel exit and mainline toll gate, analyzes the driving accidents possibly caused by closer distance of tunnel exit from mainline toll gate, and probes into the influence factors for setup of the minimal clearance between highway tunnel exit and toll gate. Starting from the viewpoint of driving safety, the paper proposes the minimal clearance between tunnel exit and toll gate includes 3 distances, namely length of toll queue, safe stopping sight distance and safe driving distance of changing lanes, and presents respective calculation methods for 3 distances. With Suai Tunnel as an example, the paper proposes the calculated value of the minimal clearance between Suai tunnel exit and mainline toll gate.

Keywords:highway tunnel; mainline toll gate; minimal clearance; traffic safety

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.03.028

收稿日期：2015-11-04

作者簡介：安文娟(1987-)，女，湖北省黃岡市人，碩士，工程師。

文章編號：1009-6477(2016)03-0128-04中圖分類號：U459.2

文獻標識碼：A