公路隧道运营典型风险辨识

白建营,王不凡

12,∗

,夏杨于雨3

(1.广东省高速公路有限公司京珠北分公司,广东韶关　512700;2.重庆交通大学,重庆　400074;

3.招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆　400067)

摘要:为加强对公路隧道运营风险的辨识、改善和优化公路隧道运营安全,降低重大隧道事故对人员伤亡、隧道结构、设备和经济收益的损失,通过隧道事故调研和大数据技术,收集近些年在全国范围内发生的802起公路隧道事故,对公路隧道自身特性和隧道事故的时间、空间、类型、诱因等特征进行分析。研究结果表明:1)外界因素对隧道事故影响较大,在高温和车流量较大的环境下,

事故发生较多;2)特长隧道和长隧道的事故数远高于短隧道和中隧道;3)小型车是隧道内发生事故的主要车型,事故原因多是驾

驶员违规驾驶,事故类型多为追尾事故;4)火灾事故的诱因多为车辆自身故障,其中危化品泄露多为易燃液体泄露。

关键词:公路隧道;运营风险;风险辨识;风险数据库DOI:10.3973/j.issn.2096-4498.2019.S1.064

中图分类号:U459.2　　　　　文献标志码:A　　　　　文章编号:2096-4498(2019)S1-0471-07

TypicalRiskIdentificationofHighwayTunnelOperation

(1.ZhubeiBranchofGuangdongProvincialFreewayCo.,Ltd.,Shaoguan512700,Guangdong,China;

BAIJianying,WANGBufan

1

2,∗

,XIAYangyuyu3

Abstract:Inordertostrengthentheidentificationofhighwaytunneloperationrisks,improveandoptimizethesafetyof

3.ChinaMerchantsChongqingCommunicationsResearch&DesignInstituteCo.,Ltd.,Chongqing400067,China)

2.ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,China;

highwaytunneloperations,andreducethelossofcasualties,tunnelstructure,equipmentandeconomicbenefitsofmajortunnelaccidents,802highwaytunnelaccidentsthathaveoccurrednationwideinrecentyearsarecollected,andthe

characteristicsofroadtunnelsandthetime,space,typeandincentivesoftunnelaccidentsareanalyzedbasedontunnelaccidentinvestigationandbigdatatechnology.Theresultsshowthat:(1)Theexternalfactorshaveagreatimpacton

tunnelaccidents;intheenvironmentwithhightemperatureandtrafficflow,moreaccidentsoccur.(2)Thenumberofaccidentsinextra-longtunnelsandlongtunnelsismuchhigherthanthatinshorttunnelsandmediumtunnels.(3)The

small-sizedvehiclesarethemainvehiclescausedaccidentsintunnels;mostoftheaccidentsarecausedbydriving

illegally;andthetypesofaccidentsaremostlyrear-endcollisions.(4)Thefireaccidentsaremostlycausedbythe

failureofthevehicleitself;andthehazardouschemicalismostlytheleakageofflammableliquids.

Keywords:highwaytunnel;operationalrisk;riskidentification;riskdatabase

0　引言

底

[1]

问题也十分严峻。

张玉春等[2]对浙江省的高速公路隧道事故进行了统计分析,根据事故特性给出了相应的建议;倪洪亮等[3]通过西汉高速公路管理部门收集了西汉高速公路隧道段事故,研究了该路段上的事故规律。二者的局限性在于只针对某区域或某段路的事故规律进行研究,对全国的隧道事故数据研究较

21世纪初,我国公路里程不断增长,截至2018年

高速公路车道里程为63.33万km。隧道数量和里程也在逐年快速增加,公路隧道总数达17738座,总里

,全国4级及以上等级公路里程为446.59万km,

程为17236.1km。我国是全球公路隧道数量最多、隧

道里程最长的国家,但随之而来的公路隧道运营风险

收稿日期:2019-05-07;修回日期:2019-07-07

基金项目:国家重点研发计划项目(2017YFC0806003)

第一作者简介:白建营(1974—),男,湖南宜章人,1997年毕业于长沙交通学院,公路与城市道路专业,本科,工程师,主要从事高速公路养护管

理工作。E-mail:1031145261@qq.com。∗通信作者:王不凡,E-mail:873740771@qq.com。

472

　隧道建设(中英文)　　　　　　　　　　　　　　　　

第39卷　

少,不具有代表性。赖金星等[4]通过查阅政府网站事故查询系统、交通部门网站以及相关文献获得交通事故信息,以此来研究交通事故特性;申艳军等

[5]

公路隧道事故,且具有及时性、便捷性和覆盖广的特点,推广价值较大。该数据库可以为公路隧道的运营风险评估提供决策基础,有利于隧道运营单位加强隧道事故的辨识,从而制定更有效的安全措施,为隧道运营提高保障。

在查阅政府网站的同时还在一些新闻门户上

人为检索隧道事故资料,通过查阅政府网站和人为搜索隧道事故资料,从而得出全国范围内的隧道事故特点。虽然二者收集的数据具有一定的代表性,但缺点为搜集资料的过程十分繁琐,数据更新速度慢,且查阅的数据不够详细、准确;此外,依靠人力统计的方法费时费力,不适合全国大范围推行。本文利用网络技术和事故调研的方法建立公路隧道风险数据库,能更能准确、高效地统计全国范围的

1　公路隧道风险数据库

公路隧道风险数据库主要通过大数据技术对运

营隧道事故数据进行网络采集,并辅以在隧道运营单位的事故调研资料,以事故特征进行分类统计,从而达到风险辨识的目的。公路隧道风险数据库界面如图1所示。

图1　数据库界面Fig.1　Databaseinterface

　　运营隧道事故的网络数据主要基于Python网络爬虫的数据采集工具进行统计。利用Python网络爬虫的隧道运营安全事故数据库自更新功能,通过定时访问微博、新浪新闻、腾讯新闻、人民网等主流新闻媒体和政府相关网站实现,以“隧道”、“事故”、“交

2　公路隧道运营风险识别

公路隧道运营风险识别是指通过对隧道事故进行

系统筛选并分类,分别对事故发生的地点、时间及诱因良好的风险识别有利于减轻人员伤亡、隧道主体结构损失、运营投资的成本及事故产生的后果[7]。风险识别的步骤包括:隧道范围内事故资料收集、隧道现场地质条件和环境条件调查、运营管理队伍和管理制度调查、在役隧道可能发生的重大专项风险事故类型分析等[8]。

影响公路隧道运营风险的因素多根据人、车、隧

分析,得出公路隧道在运营中的风险潜势的过程[6]。

通”、“灾害”等关键词爬取与隧道运营安全事故相关

数据,再由AI机器自审核实现对爬取数据有效性的自动化处理;接着,在公路隧道风险数据库中人工输入全国范围内的现场调研事故数据,利用该数据库进行数据整合和事故特征统计,进一步辨识运营隧道事故风险源。事故特征统计主要包括月份分布、星期分布、小时分布、车道数分布、车辆类型分布、长度分布、空间分布、形态分布、诱因分布等特征。

2.1　人的因素

道、环境和管理5个方面进行风险辨识[9-10]。

人的因素是指驾驶员的心理状态、驾驶技术、对隧

　增刊1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　白建营,等:　公路隧道运营典型风险辨识　

473

道内标识标牌的正确认识程度、在遭遇突发情况时能否采取正确的应对措施以及在长时间驾驶情况下能否2.保持良好的驾驶状态等因素[11-12]2　车的因素是指车辆的性能车的因素

。

[13]下降引起的事故,如

车辆电路故障引起发动机起火、车辆转向失灵、轮胎爆2.胎3　、刹车失效等。

隧道因素是指因隧道渗漏水造成隧道结构健康度

隧道因素

不良和消防系统、通风系统、逃生与救援路径、通讯系统、交通安全设施、监控系统、供配电系统、照明系统等2.设计存在缺陷而引起的事故4　。

环境因素分为隧道内部因素和外界因素环境因素

。隧道内

部因素指隧道所处的位置及交通功能、交通绩效、车道交通量、隧道行驶车辆组成、交通状态、行车速度、路面条件、车道数量、行车标识等;外界因素指地质灾害、2.气象条件5　、特殊交通环境等。

管理因素是指隧道运营体制管理和隧道安全管

管理因素

理,如隧道运营机构设置及人员组成、岗位设置、规章制度、宣传教育、人员培训、日常管理、应急预案、防灾救灾演习3　公路隧道运营风险特征分析

、超限运输管理、危险品运输管理等。

收集从2006年1月至2019年5月共计802起国

内的公路隧道交通事故,对交通事故数据进行分类整理。按照月份分布、星期分布、小时分布、车道数分布、车辆类型分布、长度分布、空间分布、事故类型分布、事故诱因分布进行事故分析,对公路隧道运营典型风险3.进行辨识1　将收集的月份分布

,为公路隧道的运营风险评估提供决策基础。

802起事故按照事故发生的月份进行分

类,如图2所示。

图2　月份分布

Fig.2　Monthdistributionofaccidentsintunnel

由图2的折线变化趋势可以看出:国内公路隧道的交通事故多发生在8月,其余月份的事故数基本保

持一致,2月份事故数稍有升高。分析其原因为:份气温明显上升,气温升高使驾驶人员产生疲劳,极易8月发生事故;致隧道车流量猛增2月份是中国的春节期间,加大了隧道事故发生的可能性,因返乡过年导

。运营部门应在高温期和车流高峰期加强对隧道的管理,制定适合于本隧道的安全措施,保障隧道内驾驶人3.员安全2　星期分布。

为进一步研究时间与隧道事故的关系,将收集的

事故数据按照事故发生的星期进行分类,如图3所示。

图3　星期分布

Fig.3　Weeklydistributionofaccidentsintunnel

由图3可以看出:国内公路隧道的交通事故在周

一至周六这6故数量上升明显d中先上升后小幅度下降。分析其原因为:周日为假期最后一,在周日时事

天,假期外出游玩的人员返程较多,使高速上车流量增加;假期出游后的驾驶人员易因假期疲劳而导致注意3.力不集中3　,从而引发事故。

在星期的基础上小时分布

,对时间再次细化。将收集的事故数据按照事故发生的小时进行分类,如图4所示。

由图4可以看出:从1点开始到14点事故数量逐渐增多,在14点到达白天的峰值;从14点到23点事故数量逐渐下降;在0点事故数到达一天中的最大峰值,每h发生159起。分析其原因为:事故数量逐渐增多,主要是因为隧道内的车流量逐渐1点到14点

增加,相应的事故数量也在增加;白天的事故数在14点到达峰值,是因为14点隧道车流量到达一天中的峰值,然后事故数随着车流量减少而降低,从14点到23点事故数变化曲线可以明显看出;0点事故数到达一天的峰值,是因为驾驶员夜间行车时不能对外界条件

做出准确的判断,同时夜间行车也极易让人产生疲劳3.而发生事故4　车道数分布。

将收集的事故数据按照事故发生的隧道车道数进

474

　隧道建设(中英文)　　　　　　　　　　　　　　　　

第39卷　

行分类,如图5所示。图4　小时分布

Fig.4　Hourdistributionofaccidentsintunnel

图5　车道分布

Fig.5　Lanedistributionofaccidentsintunnel

由图5可以看出:单车道和5车道的事故数最少,一共发生了77起事故,占总事故的10%;其次是3

车道和4车道,分别占总数的15%和10%;发生524起事故,占总事故的65%。分析其原因为2车道共:

我国的公路隧道以2车道为主,2车道的车流量总数3.较大5　,为研究不同车型与隧道事故的关系车辆类型分布所以事故数量也较多。

,将收集的

事故数据按照事故发生的车辆类型进行分类,如图6所示。

由图6可以看出:小轿车和小货车是隧道事故的主要车型,二者共占总事故的76%;摩托车、罐车、中型客车事故数最低。分析其原因为:的车辆大部分为货车和小轿车,车辆基数大1)在隧道内行驶

,发生事故的概率也较高;2)货车、客车、危险品运输车和罐车因车型较大,不易在隧道出现危险超车的行为,但小轿车因车型小,变速快,驾驶员易做出危险超车行为,从而

引起事故;3)摩托车在隧道内发生事故较少,主要是

因为摩托车在高速上行驶数量少。

图6　车辆类型分布

Fig.6　Vehicletypedistributionofaccidentsintunnel

3.6　为研究隧道长度与隧道事故的关系长度分布

,将收集的

事故数据按照事故发生的隧道长度进行分类,如图7所示。

图7　长度分布

Fig.7　Tunnellengthdistributionofaccidentsintunnel

329由图7可以看出:长隧道的事故数最多,共有

事故起211,占总事故数的起,占总事故数的41%;26%;其次是特长隧道最后是短隧道和中,共发生隧道21%和,分别发生事故12%。分析其原因为164起和98起,占总事故数的

车辆在隧道行驶的时间久:长隧道和特长隧道由于隧道比较长,,隧道为封闭管状结构,驾驶员在其中行驶会产生逃逸心理;由于在非中间段驾驶环境变化较为剧烈,驾驶员精力较为集中,但在中间段环境相对枯燥,驾驶员容易走神3.7　,从而引发事故。

在高速公路隧道的不同路段空间分布

,驾驶员的操作特性

和隧道的运行环境特性不同[14]长度和人体对明暗环境的适应规律。隧道内照明过渡段,驾驶员在隧道路段的驾驶行为是非对称的[15-16]出入口为基准点,隧道入口前方。100按行驶方向m为隧道入口过

,以隧道　增刊1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　白建营,等:　公路隧道运营典型风险辨识　

475

渡段;隧道入口内100间路段为出口过渡段;隧道出口内。以此将隧道划分为100m为隧道入口段m为出口段;隧道出口外;隧道中间为中

100

m所示。

5个区段[17]体划分形式如图8,具图8　隧道区段划分Fig.8　Divisionoftunnelsection

然后将收集的事故数据按照事故发生的上述空间定义进行分类,如图9所示。

图9　空间分布

Fig.9　Spatialdistributionofaccidentsintunnel

由图9可以看出:公路隧道事故在隧道中间段发生次数最多,占总事故的59%;其次是隧道入口段和隧道出口段,占总事故的14%和13%;出口过渡段和入口过渡段发生事故最少,均占总事故数的7%。隧道入口段和隧道出口段事故发生数量相当,隧道出口过渡段和入口过渡段事故发生数量也基本一致。公路隧道中间段是事故高发段,需要加强隧道内的安全警示标示,以提醒驾驶人员在隧道谨慎驾3.驶8　,防止事故发生事故类型分布。

为增加对事故的风险辨识,将收集的事故数据按照事故发生的类型进行分类,如图10所示。

由图10可以看出:隧道事故类型以追尾为主,

其次是隧道火灾,紧接着是剐蹭和车辆撞壁。将危11化品泄露事故和隧道火灾事故再次进行细分所示。由图11可以看出:,如图在火灾事故中,因车辆

自身故障引起的火灾所占比例最大,危化品泄露引

起的火灾和碰撞引起的火灾事故数量相差不大;在

危化品泄露的事故中,易燃液体泄露事故所占比例最大,其次是易氧化性物质泄露事故,发生其他危化品泄露事故较少。

图10　事故类型分布Fig.10　Accidenttypedistribution

(a)火灾事故

(b)危化品泄露事故

图11　火灾与危化品泄露详细分布

Fig.11　Detaileddistributionoffireanddangerousleakage

chemicals

综上所述,可以得出以下结论:公路隧道的主要风险源是交通事故,多以车辆追尾、撞壁、自燃为主,运营单位可以考虑在事故多发地段针对性地设立标识或增加其他预防措施。如设置标示牌,禁止车速过快或超车;设置火灾监控装置,第一时间监控隧道内是否有火灾情况,并及时扑灭;建议增加检修道高度或采用沥青路面增加摩擦力防止车辆失控,达到预防车辆撞壁的目的。从危化品泄露事故中可以看出,易燃物和氧化性物质的事故较多,建议隧道管理部门做好应急预案,加强事故演练,做好安全宣传。

3.9　事故诱因是研究隧道事故的基础事故诱因分布

[18-19]事故数据按照事故发生的诱因进行分类,如表,将收集的

1所示。

476

　隧道建设(中英文)　　　　　　　　　　　　　　　　

第39卷　

表1　事故诱因分类

Table1　Accidentincentiveclassification

分类事故诱因事故数路面湿滑

28隧道因素隧道照明不佳4隧道控制设备失效2线路故障

68车辆因素转向失灵27刹车失效

12环境因素

地质灾害9气象灾害7违规超车172疲劳驾驶

146人为因素

跟车过近122超载95超速78故意违停

32

由表1可以看出:引起隧道事故最多的是人为因素,如违规超车、疲劳驾驶、跟车过近、超载、超速行驶、故意违停引起的事故;其次是车辆因素引起的事故,如线路故障、转向失灵、刹车失效引起的事故;再者是隧道因素引起的事故;最后是自然灾害因素引起的事故。

针对人为因素的问题,要让驾驶员养成良好习惯,如上车检查车况、定期车检等。隧道管理部门应对隧道内的驾驶环境有一定的了解,做好自然灾害提前防范4　,多方协作结论与建议

,降低隧道事故,保障安全通行。

基于公路隧道风险数据库,利用Python网络爬虫

的数据采集工具进行数据采集,收集了从2006年1月至2019年3月国内公路隧道共计发生的802起隧道事故。通过对802起隧道事故进行统计分析,得出以下结论周日外出游玩人数较多1)8。

月份外界气温升高明显,随着车流量增大,隧道事故明显增加,事故也在增;

加;夜间行车危险性极大,虽然隧道内车流量不多,但夜间驾驶人员因疲惫易导致事故发生。隧道运营部门应在8月份、每周周日和每天夜间这3个时间段内加强对隧道的监控,提前发现隧道内的异常情况,保证隧道内驾驶人员的安全道越长越容易引发事故2)隧道本身结构不同引起事故的概率也不同。

。特长隧道和长隧道的事故数,隧

远高于短隧道和中隧道;隧道中间段越长,发生事故的频率越高。特长隧道和长隧道的运营部门应针对管

理的隧道制定适应于本隧道的管理措施,减轻隧道事故频率3)。

因多是驾驶员违规操作小型车是隧道内发生事故的主要车型,事故类型多是追尾;,车辆自事故原

身原因引起的事故较少,因车辆自身原因引起的自燃事故更少。隧道运营部门应加强对隧道内违规操作人员的处罚,提高隧道内驾驶人员的安全意识,预防事故发生。

主要是车辆自身问题引起的4)通过细化火灾和危化品事故,然后才是危化品泄露,可以发现火灾

和碰撞引起的火灾,建议车辆驾驶人员定期检查自身车辆,以减少因车辆故障引起的火灾事故。危化品泄露引起的事故多以易燃液体泄露为主,建议隧道管理部门在距隧道最近的服务区内设置危化品检查站,保证危化品运输车辆在进入隧道前的安全性。

对于全国范围内的公路隧道事故风险辨识,建议相关隧道运营部门及时记录隧道事故,分类整理形成隧道事故数据库。运营部门应依据不同事故的发生等级来完善隧道基础设施,同时根据隧道内不同比例的车型设计相应的救援措施,结合当地情况制定适宜的策略,从而降低事故伤亡和经济损失。

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