山區(qū)高速公路橋隧密集段交通安全保障技術(shù)研究剖析

山東高速集團(tuán)科技創(chuàng)新申報(bào)項(xiàng)目申報(bào)書項(xiàng)目名稱：山區(qū)高速公路橋隧密集段交通安全保障技術(shù)研究項(xiàng)目類型：工程應(yīng)用技術(shù)研究類擬申報(bào)創(chuàng)新計(jì)劃：集團(tuán)立項(xiàng)一、項(xiàng)目簡介：（1、主要研究內(nèi)容、研究目的、意義；2、查新情況及國內(nèi)外研究情況；3、已有工作基礎(chǔ)；）1．研究目的、意義及主要研究內(nèi)容(1)研究的目的、意義長大隧道、特長隧道以及橋隧密集路段在我國大量出現(xiàn)僅有近10年的歷史，目前我國對于公路橋隧密集路段作為整體的安全保障技術(shù)尚未進(jìn)行過系統(tǒng)的研究?，F(xiàn)有的橋隧路段交通安全保障技術(shù)研究多是對單個隧道的針對性研究。隨著我國高速公路的快速發(fā)展，山區(qū)高速公路逐漸增多，橋隧密集路段也越來越多，現(xiàn)有的研究成果已不適應(yīng)山區(qū)高速公路的發(fā)展要求，也不能滿足山區(qū)高速公路橋隧密集地區(qū)的交通安全保障的要求。本項(xiàng)目的研究將填補(bǔ)我國橋隧密集路段整體安全保障技術(shù)的空白，在基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多項(xiàng)突破與更新。以交通安全“事前研究”的理念，實(shí)現(xiàn)橋隧密集路段的安全預(yù)警，全面系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)有效的解決橋隧密集路段的交通安全問題，為高速公路高效安全的運(yùn)營與管理提供保證，降低交通事故，提高運(yùn)輸效率，減少擁堵，提高山區(qū)高速公路的整體效益，同時(shí)取得巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。本項(xiàng)目的研究成果具有廣闊的市場需求前景和極高的推廣應(yīng)用價(jià)值。（2）主要研究內(nèi)容本項(xiàng)目將通過調(diào)查分析橋隧密集路段交通流特性和交通事故特征，結(jié)合橋隧密集路段的環(huán)境特點(diǎn)，應(yīng)用道路與交通工程的原理，采用實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真、數(shù)理統(tǒng)計(jì)與數(shù)值分析的研究方法，并結(jié)合駕駛行為模式分析，對橋隧密集路段的視覺特征和心、生理特征進(jìn)行研究。在此基礎(chǔ)上，提出橋隧密集路段安全保障技術(shù)，為我國山區(qū)高速公路橋隧密集路段的建設(shè)、管理提供科學(xué)的依據(jù)及指導(dǎo)。專題一：橋隧密集路段交通特征研究①交通流特性研究②交通事故特征分析專題二：橋隧密集路段心、生理特征研究①視覺特性研究②心、生理特征研究專題三：橋隧密集路段保障技術(shù)研究①橋隧密集路段視覺誘導(dǎo)和速度控制技術(shù)研究②橋隧密集路段路面防滑技術(shù)研究③橋隧密集路段交通誘導(dǎo)與控制技術(shù)研究④橋隧密集路段交通安全預(yù)警技術(shù)研究2．查新情況及國內(nèi)外研究情況（1）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前我國對于公路橋隧密集路段作為整體的安全保障技術(shù)還未進(jìn)行過系統(tǒng)的研究。國內(nèi)對橋隧路段交通安全保障技術(shù)研究比較多的主要集中在隧道方面。安全研究工作包括道路交通事故防治、火災(zāi)、煙霧控制以及危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)?。長大隧道、特長隧道以及橋隧密集路段在我國大量出現(xiàn)僅有近10年的歷史，我國在單個隧道的安全問題領(lǐng)域進(jìn)行過針對性的研究，如交通部西部項(xiàng)目辦針對監(jiān)控、防災(zāi)與通風(fēng)進(jìn)行過專項(xiàng)研究；在隧道進(jìn)出口的線形、照明、路面抗滑等方面進(jìn)行了一定的探索和實(shí)踐。并取得了一定的成果，但對于把橋隧密集路段作為整體來對待則需要進(jìn)一步的研究與探討。國內(nèi)對于駕駛員生理、心理領(lǐng)域的研究起步較晚，目前取得一定研究成果的有北京工業(yè)大學(xué)的任福田教授等，在交通心理學(xué)方面取得了一定的成果，通過大量的試驗(yàn)研究填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白。監(jiān)控系統(tǒng)方面在借鑒國外優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上也取得了一定的發(fā)展，上海延安東路隧道與深圳梧桐山隧道在我國較早地實(shí)現(xiàn)了隧道監(jiān)控，該系統(tǒng)是一個多系統(tǒng)的集成，包括中央計(jì)算機(jī)、電力SCADA、交通監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警、閉路電視、收費(fèi)管理、有線通信、無線通信、有線廣播等九個分系統(tǒng)。此后，成渝高速公路的中梁山隧道、縉云山隧道等高等級公路隧道，通過引進(jìn)國外設(shè)備與自主開發(fā)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了隧道監(jiān)控。溫州景山隧道是我國第一個采用分布式現(xiàn)場總線LonWorks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對公路隧道進(jìn)行監(jiān)控的隧道。世界道路協(xié)會（PIARC）隧道委員會每次都將隧道交通安全列為專門議題進(jìn)行討論，建議研究方向。歐盟在2002年12月提出了關(guān)于歐洲公路網(wǎng)中隧道安全的議案，確定了隧道組織管理、結(jié)構(gòu)、技術(shù)和運(yùn)營等方面最低安全要求，指出了隧道安全的重要性和目標(biāo)，并制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，《2010年歐洲運(yùn)輸政策白皮書》中還提出了短中期和中長期兩個階段提高隧道安全的方案。挪威公路局對公路隧道中的交通事故進(jìn)行過研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅把公路隧道中的交通事故看作類似于兩車道公路的交通事故是不合理的，因?yàn)樗緳C(jī)駕車進(jìn)入隧道后，由于環(huán)境的突然改變，會產(chǎn)生一種恐慌感。他們經(jīng)過長期調(diào)查后得出隧道事故類型及比例。瑞士對1974年起至今的800多起隧道安全事故進(jìn)行了分析研究，發(fā)現(xiàn)其中90％是由人為誤操作造成的，10％是由其他原因造成的。在事故原因分析的基礎(chǔ)上，提出了降低隧道風(fēng)險(xiǎn)和提高隧道安全的措施，其范圍涵蓋隧道的各個系統(tǒng)及建設(shè)的各個階段。日本在確保隧道安全時(shí)歸結(jié)為兩點(diǎn)：降低隧道事故發(fā)生的可能性和減少事故產(chǎn)生的后果。前者包括隧道設(shè)計(jì)、隧道內(nèi)的交通規(guī)則、隧道內(nèi)的設(shè)施設(shè)備、維護(hù)和保養(yǎng)，后者包括緊急安全設(shè)施和防火設(shè)施。因此他們采取的措施是在隧道內(nèi)進(jìn)行速度限制和禁止超載，當(dāng)隧道長度超過5km時(shí)限制運(yùn)輸危險(xiǎn)物品。國際上對于駕駛員行駛過程中生理心理的研究比較多，主要有生物節(jié)律理論預(yù)防交通事故；駕駛員的生理反應(yīng)來量化；皮膚電流反應(yīng)來描述駕駛員緊張度；防止駕駛員打磕睡系統(tǒng)等，這些成果廣泛地應(yīng)用于工程領(lǐng)域，并取得了顯著的效果。在橋隧路段的安全監(jiān)控系統(tǒng)方面，國外的公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)較國內(nèi)成熟。意大利TANA公路隧道全長20km，有4座雙洞隧道，最短的超過800m，洞內(nèi)每隔125m安裝一個環(huán)形線圈檢測器，用以檢測洞內(nèi)交通事故和堵塞長度;在隧道入口處，裝有三色交通信號燈。美國紐約林肯隧道全長2500m，內(nèi)設(shè)三車道，每條車道上設(shè)置了8個環(huán)形線圈檢測器，6個光電池式檢測器，9臺工業(yè)電視攝像機(jī)；還配有巡邏車和一些通信手段，隨時(shí)向控制室傳送有關(guān)洞內(nèi)的交通信息。當(dāng)某一車道上車輛密度超過35輛/km時(shí)，隧道入口交通信號燈就由綠色變成黃色閃爍，同時(shí)由入口警報(bào)顯示板顯示出“行車注意”等信息。法國勃朗峰隧道全長11600m，洞內(nèi)推薦速度為70km/h，最小車頭距為1OOm，采用雷達(dá)式車輛檢測器測量隧道內(nèi)的車輛數(shù)和區(qū)間密度；隧道內(nèi)安裝有CO/VI檢測器、風(fēng)速/風(fēng)向檢測器、車輛檢測器，并設(shè)有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和顯示系統(tǒng);隧道內(nèi)有完善的通風(fēng)換氣裝置以及照明、供電設(shè)備；在洞外一定范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)監(jiān)控與檢測，避免有事故隱患的車輛進(jìn)洞把查新部分結(jié)論加上。把查新部分結(jié)論加上查新結(jié)果情況綜合分析檢索到的國內(nèi)相關(guān)中文文獻(xiàn)，并與委托項(xiàng)目的查新點(diǎn)進(jìn)行對比分析，得出以下結(jié)論：國內(nèi)有文獻(xiàn)研究了山區(qū)高速公路橋隧路段對駕駛員的視覺、心理和生理的影響特點(diǎn)；有文獻(xiàn)研究了山區(qū)高速公路橋隧路段的安全評價(jià)方法；有文獻(xiàn)研究了山區(qū)高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)及安全保障技術(shù)；有文獻(xiàn)研究了山區(qū)高速公路隧道路段的只能監(jiān)控和聯(lián)動報(bào)警系統(tǒng)。而該查新項(xiàng)目擬結(jié)合山區(qū)高速公路橋隧密集段的交通流特性及交通事故特征統(tǒng)計(jì)分析，依托工程模擬駕駛艙仿真試驗(yàn)，開展駕駛員的視覺特性和心、生理特征研究；并在此基礎(chǔ)上提出山區(qū)高速公路橋隧密集路段安全保障技術(shù)，包括路面防滑技術(shù)、交通誘導(dǎo)與車速控制技術(shù)以及交通安全預(yù)警技術(shù)。綜上所述，經(jīng)過對比分析，在已檢索到的國內(nèi)公開發(fā)表的中文文獻(xiàn)中，未發(fā)現(xiàn)與該課題查新點(diǎn)完全相同的文獻(xiàn)報(bào)道。3、已有工作基礎(chǔ)本項(xiàng)目由山東高速工程檢測有限公司承擔(dān)，與長安大學(xué)協(xié)作完成。山東高速工程檢測有限公司作為本課題的承擔(dān)單位，長期從事高等級公路和橋梁的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)與咨詢、試驗(yàn)檢測、人才培養(yǎng)等工作，具有良好的軟硬件條件和開展該項(xiàng)目研究所需的豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有雄厚的研究基礎(chǔ)，并具有良好的配套試驗(yàn)條件。項(xiàng)目組人員搭配合理，研究人員具備相關(guān)的高速公路橋梁工程知識和研究背景和專業(yè)基礎(chǔ)，參加過相關(guān)多個科研項(xiàng)目；研究單位主持或參加國家自然科學(xué)基金、國家“十一五”科技支撐計(jì)劃、山東省自然科學(xué)基金、山東省交通廳科技計(jì)劃等相關(guān)科研課題十余項(xiàng)。本項(xiàng)目組成員已在同行業(yè)國家級重要學(xué)術(shù)期刊上公開發(fā)表30多篇專業(yè)學(xué)術(shù)論文，數(shù)篇被EI收錄，對于本項(xiàng)目某些內(nèi)容已有了初步的研究計(jì)劃。項(xiàng)目協(xié)作單位長安大學(xué)是教育部和交通部共建的“211工程”院校，特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、交通鋪面材料教育部工程中心名師薈萃，現(xiàn)有教師和研究人員156人，其中博士生導(dǎo)師35人，碩士生導(dǎo)師109人，絕大部分教師和研究人員具有碩士學(xué)位或博士學(xué)位。擁有一批國內(nèi)一流水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)施和檢測系統(tǒng)，為人才培養(yǎng)和科學(xué)研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)平臺。項(xiàng)目組相關(guān)研究人員，除了取得國外著名大學(xué)博士學(xué)位外，還且具有豐富的國內(nèi)外工作經(jīng)驗(yàn)。本項(xiàng)目研究人員長期從事道路勘測設(shè)計(jì)、交通安全設(shè)計(jì)與評價(jià)、交通管理與控制的教學(xué)和研究工作以及公路與城市道路的設(shè)計(jì)和咨詢工作，在互通式立交設(shè)計(jì)、公路安全設(shè)計(jì)與評價(jià)、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)、交通仿真等方面有較深的研究，完成或正在進(jìn)行的有關(guān)這些方面的研究主要有：（1）《公路幾何設(shè)計(jì)細(xì)則》配套項(xiàng)目《山區(qū)高速公路平均縱坡研究》。（2）陜西交通科技項(xiàng)目《高速公路中間帶結(jié)構(gòu)型式及安全性分析》。（3）溫州繞城高速公路建設(shè)指揮部科技項(xiàng)目《北白象樞紐立交安全性評價(jià)》。（4）云南交通科技項(xiàng)目《螺旋展線在山區(qū)高速公路中的應(yīng)用研究》、《螺旋展線路段運(yùn)營安全性評價(jià)與對策研究》。（5）浙江交通科技項(xiàng)目《龍麗麗龍高速公路（一級改高速路段）交通安全性評價(jià)與交通工程對策措施研究》。（6）浙北公司交通科技項(xiàng)目《互通式立交安全評價(jià)》（7）浙江杭長高速公路有限公司委托項(xiàng)目《杭長高速公路安城至泗安段提速的交通安全性評價(jià)及保障措施研究》（8）浙江臺州甬臺溫高速公路有限公司委托項(xiàng)目《甬臺溫高速公路臺州段K130～K143事故多發(fā)路段成因分析與改善措施研究》。（9）浙江申嘉湖高速公路有限公司交通科技項(xiàng)目《鹿山樞紐立交安全性評價(jià)》這些項(xiàng)目的研究為本項(xiàng)目的研究提供了相關(guān)的研究方法，研究思路，豐富了項(xiàng)目研究的內(nèi)容，為本項(xiàng)目的研究奠定了良好的工作基礎(chǔ)總之，本項(xiàng)目組成員完全能夠承擔(dān)本課題的研究工作。二、主要技術(shù)路線及擬解決關(guān)鍵問題：1、主要技術(shù)路線提交研究報(bào)告、評審驗(yàn)收提交研究報(bào)告、評審驗(yàn)收制定項(xiàng)目實(shí)施大綱課題組討論橋隧密集路段交通流和交通事故調(diào)查山區(qū)高速公路橋隧密集路段交通安全保障技術(shù)研究查閱國內(nèi)外資料專家論證會編寫報(bào)告、編制橋隧密集路段安全保障技術(shù)指南橋隧密集路段交通特征研究橋隧密集路段心、生理特征研究橋隧密集路段保障技術(shù)研究2、擬解決的關(guān)鍵問題（1）分析橋隧密集段事故產(chǎn)生原因從人、車、路及環(huán)境四個方面入手，依托我國典型山區(qū)橋隧密集段事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析了道路幾何線形因素(平曲線、縱斷面及彎坡組合)對事故數(shù)和事故率的量化關(guān)系，同時(shí)分析了駕駛員因素、車輛因素及環(huán)境因素對山區(qū)高速公路事故的影響。（2）提出了基于駕駛員視域尺度的山區(qū)橋隧密集段路側(cè)安全設(shè)計(jì)方法考慮山區(qū)高速公路路側(cè)景觀和建筑物等對駕駛員視野的遮擋和屏蔽作用，提出相應(yīng)的路側(cè)水平視域尺度設(shè)計(jì)方法和路側(cè)縱向視域尺度設(shè)計(jì)方法。三、主要創(chuàng)新點(diǎn)：（1）研究得到橋隧密集路段的交通特征和事故分布特征，建立交通流模型，并建立橋隧密集路段條件變化的頻率、車速及心率（或血壓）的多元回歸模型；（2）提出橋隧密集路段駕駛員動態(tài)視覺反應(yīng)特性與路段空間位置和亮度變化的關(guān)系模型；并提出不同路面寬度、不同環(huán)境與亮度變化的橋隧密集路段視覺誘導(dǎo)技術(shù)。（3）提出橋隧密集路段滿足安全、美觀、融冰融雪的防滑路面和橋隧密集路段正常、擁擠、事故三種狀態(tài)下的交通誘導(dǎo)與控制策略。（4）構(gòu)建橋隧密集路段交通安全預(yù)警系統(tǒng)，并將橋隧群落作為一個整體進(jìn)行事故救援體系的設(shè)計(jì)。四、研究進(jìn)度安排：整個研究項(xiàng)目的研究工作將需要兩年左右的時(shí)間，具體的工作進(jìn)度計(jì)劃如下：2015年1月～2015年6月，收集資料，制定項(xiàng)目實(shí)施大綱和實(shí)驗(yàn)調(diào)查大綱，開展研究工作；2015年7月～2015年12月，橋隧密集路段交通流特性和交通事故特征調(diào)查分析；2016年1月～2016年6月，橋隧密集路段交通特征研究；2016年7月～2016年12月，橋隧密集路段心、生理特征研究；2017年1月～2017年6月，橋隧密集路段保障技術(shù)研究；2017年7月～2016年10月，編寫報(bào)告、編制橋隧密集路段安全保障技術(shù)指南；2017年12月，提交研究報(bào)告，并進(jìn)行課題評審驗(yàn)收。五、經(jīng)費(fèi)預(yù)算及來源：經(jīng)費(fèi)投入預(yù)算經(jīng)費(fèi)支出預(yù)算科目預(yù)算數(shù)（萬元）科目金額（萬元）申請補(bǔ)助60合計(jì)180工程配套研究經(jīng)費(fèi)120材料費(fèi)8單位自籌燃料及動力費(fèi)12其他經(jīng)費(fèi)試驗(yàn)費(fèi)70小型儀器、設(shè)備購置費(fèi)20勞務(wù)補(bǔ)貼費(fèi)30差旅費(fèi)8會議費(fèi)6資料印刷費(fèi)6管理費(fèi)18其他2合計(jì)180六、主要研究單位及排序：承擔(dān)單位：山東高速工程檢測有限公司；協(xié)作單位：長安大