高速公路特长隧道和隧道群交通灾害风险分析及控制研究

摘要

近年来，我国高速公路隧道建设取得了巨大成就，大量特长隧道和隧道群不断涌现，隧道在改善线性、缩短行车距离、避免地质灾害、保护生态环境等方面具有显著的优点，已成为高速公路的重要组成部分，但特长隧道和隧道群特殊的交通环境产生的交通安全问题，引起了人们的广泛关注。为了降低特长隧道和隧道群交通灾害风险，提高营运服务水平和防灾救援能力，本文开展了高速公路特长隧道和隧道群交通灾害风险分析及控制研究。主要工作和研究成果如下:
　　 (1)通过对浙江省59座隧道680次交通事故和5280抛锚事件的系统调查，获得了高速公路隧道交通事故形态、事故车型、百万车公里交通事故率、隧道交通事故应急救援时间以事故处置时间等隧道群交通致因分析和事故防治的关键基础数据和相关关系。
　　 (2)基于高速公路隧道群交通事故风险是与事故处理时间有关的动态风险，提出了隧道群交通事故可划分为三个风险阶段的交通事故致因模型，并对隧道群交通事故风险进行了系统辨识。
　　 (3)基于隧道火灾发生、发展和致害过程中火灾和人员疏散的确定性和随机性特性，建立了基于概率模型的隧道火灾量化风险评估方法，该方法综合考虑了交通事故率、火灾蔓延规律、防灾救援能力和人员逃生行为等对隧道火灾风险的定量影响。基于该方法，开展了隧道预警广播播出时间、横通道间距设置、有无消防站和排烟道设置等参数对火灾风险的影响研究。
　　 (4)开展了毗邻隧道照明特性的现场调研和亮度测试，绘制了毗邻隧道亮度变化关系图，分析了驾驶人员在穿越毗邻隧道特殊照明环境时，产生行车安全风险的原因。
　　 (5)提出利用虚拟现实仿真测试技术，以衡量驾驶人员穿越毗邻隧道的视觉心理主观感受为标准的毗邻隧道照明控制思路。通过构建毗邻隧道照明虚拟现实仿真测试平台，考查了不同环境亮度、行车速度以及隧道间距对驾驶人员穿越毗邻隧道的视觉心理主观感觉的影响。
　　 (6)建立了高速公路隧道群应急救援联动控制体系，包括应急组织体系的建立、应急救援组织的响应架构、信息报送与响应机制、机电监控系统联动控制策略、应急救援事故处置流程以及应急救援的平台建设，将该应急救援联动控制体系融入到应急救援平台中，实现了营运管理公司、高速执法、消防等多机构、隧道通风、照明、交通诱导等多设备的高效协作、联动控制的应急救援。
　　 论文依托典型公路特长隧道和隧道群为背景，开展了交通事故调研、风险因素分析、火灾风险评估、毗邻隧道照明控制以及应急救援体系等内容的系列研究，获得了一定的技术成果，希望为特长隧道及隧道群在其设计、施工和营运中的交通灾害预防、控制和防灾救援体系的构建提供理论依据和工程实际参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 隧道交通安全事故研究

1．2．2 隧道交通事故风险分析

1．2．3 隧道防灾救援体系

1．3 发展趋势及存在的问题

1．4 主要研究内容

1．5 技术路线和典型工程选择

1．5．1 研究思路和典型工程选择

1．5．2 具体技术路线

第2章 隧道群交通事故特性及风险分析

2．1 浙江高速公路隧道群交通事故调研

2．2 隧道交通事故特性分析

2．2．1 大溪岭隧道

2．2．2 猫狸岭隧道

2．2．3 牛官头隧道

2．2．4 交通事故特性及规律

2．3 隧道群交通事故致因模式

2．3．1 事故模式理论

2．3．2 隧道群交通事故致因模型

2．4 隧道群事故风险及防范措施

2．4．1 人的因素

2．4．2 车辆因素

2．4．3 单体隧道环境风险

2．4．4 隧道防灾救援

2．4．5 隧道群事故风险

2．4．6 隧道群交通事故防范措施

2．5 本章小结

第3章 隧道火灾风险定量评估方法

3．1 隧道火灾风险评估体系

3．1．1 隧道安全设施及火灾风险辨识

3．1．2 火灾风险定量评估思路

3．1．3 隧道火灾发生概率Pfire

3．1．4 隧道火灾发展概率Pgrow

3．1．5 火灾下的人员伤亡概率Pfail

3．2 隧道火灾危险性模拟分析

3．2．1 隧道火灾场景分析与设计

3．2．2 括苍山隧道火灾模拟分析

3．3 隧道火灾人员安全疏散评判准则

3．3．1 隧道火灾危险临界条件

3．3．2 隧道火灾人员安全疏散准则

3．4 隧道火灾人员疏散随机性风险估计模型

3．4．1 隧道人员疏散时间的不确定性

3．4．2 人员疏散风险的概率模型描述

3．4．3 蒙特卡洛法

3．4．4 基于蒙特卡洛法的火灾下人员死亡概率Pfail计算流程

3．5 括苍山隧道火灾人员伤亡风险估计

3．5．1 人员死亡风险区域划分

3．5．2 隧道人员疏散时间概率模拟

3．5．3 隧道人员死亡概率模拟

3．5．4 火灾死亡风险的敏感性分析

3．6 括苍山隧道火灾风险评价

3．6．1 风险接受准则

3．6．2 括苍山隧道火灾风险

3．7 本章小结

第4章 毗邻隧道照明风险及控制技术研究

4．1 毗邻隧道环境及照明条件调研

4．1．1 武水高速公路隧道群简介

4．1．2 隧道出口照明特性

4．1．3 隧道入口照明特性

4．1．4 毗邻间隧道照明特性

4．2 毗邻隧道的概念及风险分析

4．2．1 人眼视觉特性

4．2．2 照明环境对行车安全的影响

4．2．3 毗邻隧道及隧道群定义

4．3 毗邻隧道照明控制思路及仿真测试平台

4．3．1 隧道照明计算方法

4．3．2 毗邻隧道照明控制思路

4．4．3 隧道照明仿真测试平台

4．4 武水路毗邻隧道照明虚拟现实仿真测试

4．4．1 虚拟现实仿真方案

4．4．2 不同入口亮度的视觉心理特性

4．4．3 不同出口亮度的视觉心理特性

4．4．4 不同中间段亮度的视觉心理特性

4．4．5 不同行车速度的视觉心理特性

4．4．6 不同隧道间距的视觉心理特性

4．5 本章小结

第5章 高速公路隧道和隧道群应急救援联动体系

5．1 高速公路隧道防灾救援体系构成

5．1．1 安全设施及机电监控系统构成

5．1．2 应急救援组织机构及体系

5．2 高速公路隧道应急救援时间特性分析

5．2．1 应急救援时间构成

5．2．2 应急响应时间

5．2．3 应急救援时间

5．3 高速公路隧道群应急救援联动响应流程

5．3．1 应急救援联动响应原则

5．3．2 信息报送与响应机制

5．3．3 机电监控系统联动控制策略

5．3．4 应急救援事故处置流程

5．4 应急救援平台建设和实施

5．4．1 应急救援平台建设

5．4．2 应急救援联动体系实施

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 今后研究工作的展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

参与的科研项目和获得的成果及奖励