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。分析隧道交通事故發生的原因，提出可採取的措施，對於提升隧道交通安全具有重要意義。今天交通言究社邀請武漢理工大學教授杜志剛為您介紹相關內容。
一、改善公路隧道安全的必要性
1、追尾、撞壁等隧道交通事故高發
統計分析發現，隧道內交通事故類型主要有追尾、撞壁、翻車、火災等，其中，追尾和撞壁的事故數量較多，如圖1所示。
經過對事故致因分析發現，隧道出入口光環境劇烈過渡和隧道中部駕駛與視覺環境昏暗、單調、封閉等是導致事故的主因。基本上在隧道入口很難看到前車，隧道出口也很難看到前車，如圖2所示，這就是我們常說的黑洞和白洞效應。那麼，什麼是黑洞和白洞效應？從很明亮的空間到黑暗的空間或者從黑暗的空間到明亮的空間，在照度上會產生劇烈變化，變成「黑」或者「白」；從寬敞的空間到狹窄的空間或者從狹窄的空間到寬敞的空間，在空間上有劇烈的變動，形成「洞」，這樣就會形成黑洞或白洞效應，視覺適應困難，給駕駛人帶來嚴重的視錯覺，同時，由於視距視區降低，容易造成追尾、撞壁事故。
2、目前隧道「高配低用」現象普遍
現階段，我國公路隧道接近2萬座，普遍存在隧道機電設備配得起、用不起的問題。據統計，全國公路隧道每年耗電量高達數百億度，費用超過數百億元，耗電量巨大。但在巨大耗電的情況下，公路隧道開燈率卻遠低於行業標準，「高配低用」現象顯著。公路隧道光環境昏暗單調，這種不開燈或者少開燈看似節能的方式卻犧牲了交通安全。
公路隧道交通事故頻發，隧道環境現狀不容樂觀，改善公路隧道交通安全與照明節能具有很強的現實緊迫性。低成本改善公路隧道安全是主流趨勢，那麼，改善公路隧道安全具體有哪些措施，實際應用中又應如何選擇呢？
二、改善公路隧道安全的措施
1、隧道洞口的遮光棚
遮光棚能夠降低隧道洞口附近的適應亮度；在一定程度上減少加強照明的功率，有效降低隧道運營期間的能耗，具有良好的節能效果。遮光設施初期成本較高，但能大量節約照明成本，長遠來看較有利，同時景觀效果也非常好。因此，公路隧道用得很少，城市隧道用得多一些。
通過對隧道口遮光棚調研、分析、實驗發現，蟬翼式遮光棚、反削竹式遮光棚是較為合理的遮光設施，能夠實現照度、空間、參照物的合理過渡。遮光棚的優點是緩和照度、及空間劇烈過渡，降低隧道出入口照明亮度要求。缺點是難於定位遮光棚屬於隧道主體結構還是交通工程設施，隧道主體結構設計使用壽命要求是100年，而作為交通工程設施，一般使用壽命不超過20年；規範並未強制性設置，目前通常將其歸為景觀設施，而對景觀設施並沒有規範上的強制要求；對於已建成的隧道很難再設置遮光棚。據統計，我國公路隧道95%以上都沒有設置遮光棚。
2、燈具照明
（1）燈具照明的優缺點及主要方式
燈具照明是保障隧道安全中使用較多的設施，尤其在隧道入口段和出口段對亮度值要求很高，需要隧道燈具密集排布。其優點是增大隧道內環境亮度、緩和隧道出入口照度劇烈過渡、基礎理論研究和標準規範充足。缺點是運營成本大、耗費大量電能，據估算，1公裡高速公路隧道每年因電能耗費40到60萬元；難以實現內外光照的合理過渡；成本大的智能調光等技術在我國推廣較難，因為目前我國大部分公路隧道處於比較低的養護水平，且車流量小，大部分養護單位長期處於虧本經營狀態。
燈具照明有兩種方式。
▼ 逆光照明
如圖8所示，燈光的投射方式逆向行車方向，大部分光投向汽車前進方向，從而提高目標的背景亮度，使前方車輛或目標更容易辨認，可節約30%左右的燈具。逆光照明較容易辨識障礙物，提高路面平均亮度，但眩光明顯，適用於流量較小的隧道入口。
▼ 順光照明
如圖9所示，照明燈具沿著車輛行駛方向對路面進行照明，直接入射駕駛員眼睛的照明光線與駕駛員視線夾角大於眩光產生的範圍角。順光照明能提升對前車的視認性，減少眩光，但能見度低，受光照隧道壁反射及路面狀況影響，適用於流量大、車速高的城市隧道。
（2）國內外隧道照明標準比較
在照明標準上，我國的標準有《公路隧道照明設計細則》（JTG-T-D702-01-2014）以及《公路隧道設計規範》；歐洲的標準為《公路隧道和地下通道照明指南》（CIE88-2004）；美國的標準為《美國隧道照明國家標準》（ANSI/IESNARP-22-05）。我國的照明標準參照了美國和歐洲的規定，總體上與歐洲的標準比較接近，圖10所示為國內外隧道照明標準的比較。
雖然我國隧道照明相關標準與國外類似，但在實際應用中有很大差異。國外的照明設施相對充足，照明及應急救援照明完善，開燈率較高，隧道環境明亮，安全性高；國內尤其是中西部地區照明設施缺乏，開燈率較低，不足50%，隧道環境昏暗，不利於安全駕駛。不過我國開燈率低，但耗電量卻不低，有數據顯示：我國用電相對成本為美國的30倍，因此，我國隧道亟需採用能夠滿足安全與節能雙要求的照明方法。
3、視線誘導設施
（1）視線誘導設施相關規範
我國《公路隧道照明設計細則》（JTG/T D70/2-01-2014）對中短隧道及低等級公路隧道沒有嚴格的照明要求。但是，據統計我國中短隧道的數量和長度佔40%左右，那該怎麼樣考慮保障這些隧道中的車輛與行人的安全呢？《公路隧道照明設計細則》規定了不設置照明設施的隧道應設置視線誘導設施，但並沒有明確規定該如何設置視線誘導設施。
目前，關於視線誘導設施的設置，《公路交通安全設施設計規範》（JTG D81-2017）中提到：應對駕駛人進行有效視線誘導；加強視線誘導設施的設置；不同視線誘導設施之間應協調設置。《公路交通安全設施設計細則》（JTG/T D81-2017）也有一些基本要求：視線誘導設施的反射體，在正常的入射角、觀察角條件下，應保持恆定的、充足的亮度，應能滿足大、小型車在近光和遠光燈下的識別與確認要求；在設置多種視線誘導設施的路段，應協調不同視線誘導設施之間的間距和高度，宜保證視線上的一致性和連續性。
（2）常見視線誘導設施
▼ 輪廓標
如圖11所示即為輪廓標，隧道側壁應設置雙向輪廓標；隧道內設有高出路面的檢修道時，在檢修道頂部靠近車行道方向的端部或者檢修道側壁應增設輪廓標；在線形條件複雜的路段應設置反光性能較高、反射體尺寸較大的輪廓標。
▼ 隧道輪廓帶
如圖12所示即為隧道輪廓帶，特長隧道、長隧道可每隔500m設置一處隧道輪廓帶，視距不良等特殊路段宜適當加密；無照明的二級及以下等級公路隧道可視需要設置隧道輪廓帶。
隧道輪廓帶形式比較多樣，圖13所示為隧道視線誘導系統，利用逆反射技術及蓄能自發光技術，設置反光環，配合其他逆反射設施（貓眼道釘）和自發光設施（自發光輪廓標），起到應急逃生與方向誘導的作用。圖14所示為隧道反光環，由逆反射材料製成，可增加隧道輪廓辨識度，幫助駕駛員判斷隧道寬度，起到增加空間感（豎向、橫向、縱向）的作用。
4、綠色能源利用
除了這些措施以外，還有一些綠色能源可以利用，主要包括新能源（太陽能、風能發電、太陽能光纖）及蓄能自發光塗料。如圖15所示為太陽能發電的應用，但這類新能源適用於中短隧道，其技術要求高、建設成本大、養護維修費用高，且可能會造成汙染。如圖16所示為隧道側壁採用蓄能自發光塗料進行輔助照明，塗料發光可使隧道側壁具有一定的亮度；同時採用高反射率反光蓄光塗料還能起到反射增光的作用，改善隧道照明環境。
綜上幾種改善公路隧道安全的措施，洞口遮光設施、燈具照明、綠色能源利用可以起到改善隧道整體亮度的效果；隧道視線誘導設施可以起到改善隧道局部亮度、增加隧道視線誘導性的效果。整體而言，視線誘導設施性價比高，應用廣泛，尤其適用於照明不足養護程度低的低等級公路隧道。但是，現階段對上述改善技術措施的使用和研究也存在一定問題，如：集中於主動照明，對逆反射、自發光等低成本誘導方法研究少；缺乏對隧道各分段進行視覺需求分析與交通安全分析；隧道視線誘導設施（反光環、突起路標、輪廓標）頻率、尺寸、色彩混亂；隧道洞口防護設施設置不足，如防撞墊、路側護欄等；隧道應急誘導救援系統存在不足，應急誘導標識使用少等。
預告：後續我們將繼續邀請武漢理工大學教授杜志剛，為大家介紹怎麼做好視線誘導，視線誘導設施的設置原則有哪些？隧道出入口、隧道中部視線誘導方法有什麼？請持續關注！
（文 / 武漢理工大學教授 杜志剛）