周慶華

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 公路與鐵道工程學(xué)院，陜西 西安 710018）

隧道工程交通控制指標(biāo)與仿真平臺(tái)研究

周慶華

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 公路與鐵道工程學(xué)院，陜西 西安 710018）

文章通過(guò)對(duì)山嶺地區(qū)隧道工程的交通環(huán)境和行駛環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)分析，提出隧道工程交通控制的主要方法與措施，并介紹了隧道交通控制應(yīng)急預(yù)案仿真與訓(xùn)練平臺(tái)，為山嶺地區(qū)隧道工程的安全運(yùn)營(yíng)管理提供科學(xué)的依據(jù)和方案。

隧道工程；交通控制；仿真平臺(tái)

隧道路段中交通條件和幾何線性都較為特殊，駕駛員行駛在隧道路段上時(shí)無(wú)論是心理上還是身體上都有著不同的感觀，這決定了車輛在隧道路段的行駛狀況會(huì)與正常路段有較大區(qū)別。要做好山區(qū)公路上隧道工程的安全管理，首先要對(duì)隧道工程的環(huán)境特點(diǎn)和車輛運(yùn)行特性有較為準(zhǔn)確的了解。

1 隧道交通環(huán)境特點(diǎn)

1.1 隧道“黑洞效應(yīng)”和“白洞現(xiàn)象”

日間，當(dāng)車輛以較快的速度行駛?cè)胨淼纼?nèi)時(shí)，司機(jī)對(duì)于隧道內(nèi)外亮度瞬間的降低無(wú)法及時(shí)適應(yīng)，眼前會(huì)出現(xiàn)短暫的黑洞（較長(zhǎng)隧道）或黑框（短隧道）現(xiàn)象；而車輛駛離隧道時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)亮度瞬間增高，使得司機(jī)視覺(jué)上產(chǎn)生炫光，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法適應(yīng)，這即為“白洞現(xiàn)象”?！昂诙葱?yīng)”和“白洞現(xiàn)象”均會(huì)影響車輛的安全行駛，給交通安全帶來(lái)隱患[1]。

1.2 環(huán)境照度

隧道內(nèi)部無(wú)法直接接受日照光線，垂直通過(guò)單位面積的光通量即光照度明顯低于洞外，況且隧道洞內(nèi)表面多以混凝土支護(hù)材料和瀝青路面為主，空氣中存在大量的汽車尾氣，這些材料對(duì)于光線的反射特性較弱，且強(qiáng)弱不同。因此，從不同的視線方向看，隧道內(nèi)部的亮度水平差別很大。

1.3 噪聲污染

隧道洞內(nèi)空間狹小，車輛快速行駛中產(chǎn)生的噪音無(wú)法消散，在經(jīng)過(guò)洞壁的反射后會(huì)產(chǎn)生較大回音，嚴(yán)重干擾司機(jī)對(duì)外界行車環(huán)境的判斷，降低司機(jī)的反應(yīng)速度，不利于司機(jī)的安全駕駛。

1.4 空氣質(zhì)量

隧道作為半封閉的建筑形式，空氣擴(kuò)散條件較差，尤其是山嶺地區(qū)較多的長(zhǎng)大隧道群，洞內(nèi)外的空氣質(zhì)量通常達(dá)不到安全要求。如果沒(méi)有特殊的處置手段，隧道的空氣質(zhì)量肯定會(huì)出現(xiàn)污染狀況，干擾司機(jī)的行車視線[2]。

1.5 路面狀況

隧道內(nèi)部通風(fēng)條件較差，車輛在行駛過(guò)程中車速較低，汽車排放物更多地殘留在路面表面，加上油漬、灰塵無(wú)法及時(shí)擴(kuò)散和清除，導(dǎo)致瀝青路面的空隙被嚴(yán)重堵塞，影響雨水的下滲，雨天會(huì)快速在洞內(nèi)形成表面積水，路面抗摩擦性能下降，輪胎極其打滑，影響車輛的正常行駛。

1.6 隧道橫斷面設(shè)置

為減少隧道主洞開(kāi)挖量，隧道內(nèi)部道路橫斷面的設(shè)置寬度與正常路段相比較為狹窄，沒(méi)有設(shè)置應(yīng)急車道，通常在道路兩邊設(shè)置1 m左右的檢修道，出現(xiàn)故障或事故后，會(huì)嚴(yán)重影響主路的正常通行，且容易引發(fā)二次事故。

2 山嶺地區(qū)隧道工程交通控制

2.1 車速控制

車速控制分兩種情況，一種情況是對(duì)即將駛?cè)胨淼赖母咚俣溶囕v在隧道入口前限速，這是因?yàn)樗淼赖奶厥猸h(huán)境使司機(jī)對(duì)速度和距離的判斷產(chǎn)生困難，故應(yīng)在進(jìn)入隧道區(qū)域前進(jìn)行速度限制，以達(dá)到平滑交通流的目的；另一種情況是當(dāng)出現(xiàn)擁擠、交通事故以及改變交通引導(dǎo)方向時(shí)，應(yīng)降低速度，疏導(dǎo)交通。

2.2 車流量控制

隧道車流量控制是指通過(guò)控制公路隧道內(nèi)，尤其是高峰時(shí)段的通行車輛數(shù)量，來(lái)保持隧道內(nèi)交通流暢通的方法，特別是控制高峰小時(shí)期間進(jìn)入隧道的車輛數(shù)目。隧道車流量控制包括入口交通流調(diào)節(jié)和入口關(guān)閉兩種形式。國(guó)內(nèi)一些建成的隧道中采用了無(wú)線地磁傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)車流量、車速等信息。

2.3 車道控制

常見(jiàn)的車道控制方式有車道關(guān)閉控制方式和可逆車道變向控制方式。前者是指當(dāng)隧道內(nèi)某車道上發(fā)生交通事故或正在進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，可視情況暫時(shí)關(guān)閉車道，限制該車道上車輛的通行，避免交通事故的發(fā)生；后者是指在某些特殊時(shí)段，隧道雙向車流量明顯不均衡，或者在交通事故發(fā)生后，隧道內(nèi)部雙向通行效率出現(xiàn)較大差異時(shí)，為了緩解道路一方的壓力，有效利用空間，將對(duì)向車道臨時(shí)改為順行車道，并在路段前方設(shè)置車道指示器提醒司機(jī)車道變向的信息。

3 隧道交通控制仿真平臺(tái)

通過(guò)對(duì)山區(qū)公路交通量、交通事故發(fā)生率、道路使用狀況、道路設(shè)施、突發(fā)事件應(yīng)急救援資源等的調(diào)查，結(jié)合我國(guó)高等級(jí)公路普遍使用的監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)山區(qū)隧道控制策略與緊急預(yù)案進(jìn)行深入的分析和研究，開(kāi)發(fā)出隧道交通控制應(yīng)急預(yù)案仿真與訓(xùn)練平臺(tái)軟件。隧道交通控制應(yīng)急預(yù)案仿真與訓(xùn)練平臺(tái)的軟件系統(tǒng)由全路多屏顯示單元、突發(fā)事件信息輸入單元和交通控制策略與預(yù)案顯示單元三大部分組成。

隧道仿真平臺(tái)的總體功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

隧道交通控制應(yīng)急預(yù)案仿真與訓(xùn)練平臺(tái)主要由人機(jī)交互系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)與管理系統(tǒng)、推理機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)與管理系統(tǒng)、模型庫(kù)與管理系統(tǒng)和交通控制策略顯示模塊構(gòu)成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框如圖2所示。

圖1 仿真平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框

該系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)隧道路段交通事件發(fā)生的位置、交通流控制階段狀況、事件等級(jí)等進(jìn)行分析，給出最有效的控制策略和控制預(yù)案，并將突發(fā)事件發(fā)生位置、交通流控制節(jié)點(diǎn)狀態(tài)、車輛誘導(dǎo)分流路線、預(yù)案相關(guān)信息、事故路段環(huán)境信息視頻等，直觀、形象地顯示在由微觀窗口、中觀窗口、宏觀窗口組成的多屏系統(tǒng)上，使隧道管理者（決策者）從不同的角度對(duì)交通控制和交通預(yù)案進(jìn)行把握。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)山嶺地區(qū)隧道工程的交通環(huán)境和行駛環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)分析，提出隧道工程交通控制的主要方法與措施，并介紹了隧道交通控制應(yīng)急預(yù)案仿真與訓(xùn)練平臺(tái)，為山嶺地區(qū)隧道工程的安全運(yùn)營(yíng)管理提供科學(xué)的依據(jù)和方案，有助于提高我國(guó)高等級(jí)公路隧道工程的管理水平。

[1] 陳開(kāi)放.隧道照明設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2014.

[2] 李卓.高速公路機(jī)電設(shè)備故障預(yù)測(cè)及維修決策系統(tǒng)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2009.

Study on traffic control index and simulation platform of tunnel engineering

Zhou Qinghua
（School of Highway and Railway Engineering, Shaanxi College of Communication Technology, Xi’an 710018, China）

In this paper, based on analysis on the traffic environment and the driving environment of the tunnel project in mountain area in detail, the main methods and measures of traffic control of tunnel engineering are put forward, and introduces the simulation and training platform of tunnel traffic control contingency plan, which can provide scientific advise and plan for safe operation and management of tunnel engineering in mountain area.

tunnel engineering; traf fi c control; simulation platform

陜西省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目資助；項(xiàng)目編號(hào)：16JK1067。

周慶華（1977— ），女，河南新鄉(xiāng)人，教授，博士；研究方向：道路與交通工程。