内容摘要：根据高速公路隧道运行环境特性，提出了隧道路段长度研究范围。依据隧道运行环境风险影响因素和评价指标选取原则，运用德尔菲法和聚类分析法提取隧道运行环境主因素，从道路环境指标和气候环境指标两个方面建立了三层次、六个子因素集的高速公路隧道运行环境安全评价指标，并对各指标进行了分析和对比，为隧道运行环境的分析和评价提供了参考依据。
    关 键 词：高速公路   运行环境   安全评价
   
    隧道具有改善路线线形、缩短行车里程、提高运行效率及保护环境的重要作用，是高速公路穿越山岭重丘区的比较经济的工程方案。隧道，特别是长大隧道是公路交通的咽喉，因为隧道的行车环境具有封闭性特点，一旦发生事故，对营救和交通组织都极为不利，容易引发重大事故和二次事故。因此，研究隧道运行安全问题，预防隧道交通事故是世界各国普遍关注的重要课题。论文从道路环境及气候环境的隧道综合运行环境出发，运用德尔菲法和聚类分析法提取隧道运行环境主因素，研究隧道运行环境安全指标，为隧道运行安全性评价以及运行安全管理提供基础依据。
    一、隧道运行环境分析
    隧道及隧道群，一般位于大山、河流等特殊地理区段上，具有线形复杂多变、视距不良、洞内能见度低等特点，驾驶员在隧道路段行驶时，对其运行环境的安全感受与普通路段相比有较大差异，造成一定的生理心理压力。因此，对隧道运行环境特性进行分析，是建立合理的隧道运行安全评价指标的基础。
    （一）隧道路段长度
        对隧道运行环境进行描述时，应首先对隧道路段的研究范围进行定义，《公路工程技术标准》规定隧道洞口外与之相连接的路段应设置距洞口不小于3s设计速度行程长度且不小于50 m的过渡段，以保持横断面过渡的顺适。郭忠印课题组的有关研究成果表明，隧道路段的过渡段长度应不小于5s设计速度。
    （二）隧道路段安全特性
        统计数据表明，隧道的事故率要比一般路段的事故率低，对于较长隧道尤其如此，原因主要可归为四个方面：（1）隧道空间封闭，不受雾、雨、冰雪、风等恶劣天气条件的影响，且具有连续的照明；（2）驾驶员在隧道中一般心情紧张，注意力高度集中，发生错误驾驶行为的概率较小；（3）隧道进出口作为两种不同行车环境的过渡路段，在线形设计、抗滑性能、照明以及气候环境存在过渡和差异，因此存在较大的运行风险；（4）隧道群的间隙路段也存在较高的运行风险，因为驾驶员在隧道群行驶过程中须经历多次的线形过渡、抗滑性能过渡、照明过渡和气候环境变换等。
    （三）隧道路段运行环境特性
        1、隧道线形特性。通常，隧道线形设计要点主要包括：满足路线衔接的需要；避开不良路段；减少偏压及其他地质灾害的影响。以往我国公路隧道多设计成直线隧道，因直线隧道在排水、衬砌结构及隧道的路面处理上都比较简单。同时，直线隧道对隧道的通风也相对有利；北欧国家的公路隧道绝大多数都做成曲线形，这有利于光线的过渡，而且能有效地调节司机的心理，不至于受出口“白洞”影响加速出洞，同时通过曲线隧道避开不良路段。
        2、路面抗滑过渡特性。隧道进出口的路面抗滑性能存在突变，造成这种突变的原因主要有：洞内外路面结构的不同；使用过程中由于摩擦、烟尘积聚造成洞口处抗滑性能差异；纵坡路段货车刹车产生的水滞留在隧道进出口，不易风干，导致抗滑性能下滑；洞外雾、雨、雪等气候环境造成洞口附近抗滑性能的差异。
        3、照明过渡特性。隧道照明过渡，是为消除或减轻驾驶员进出洞口时的“黑洞效应”和“白洞效应”，在隧道照明设计方面，大多采用分段照明设计法，考虑隧道洞口环境亮度、设计速度、交通量三要素，将隧道按照明设计分为入口段、过渡段、中间段和出口段。
    （四）隧道路段运行环境评价指标
        隧道的运行安全受静态安全影响因素即道路条件、交通工程设施条件、环境条件，以及动态安全影响因素即交通条件、气候条件、事故条件及人文活动等多种因素的影响。为分析各类影响因素对隧道运行安全的影响，应先对隧道运行环境进行描述。本文根据实地交通调查数据及参考资料，将运行环境主要评价指标分为两类，即：道路环境和气候环境。
       
    二、隧道运行环境评价指标的构建
    （一）指标构建方法
        对于隧道这样一个复杂的运行环境，通过分析道路设施和自然环境因素与运行安全的关系，确定隧道运行风险的基本因素及其不同组合形式，并进行聚类分析，辨识隧道运行安全显著性影响因素，合理选取运行风险评价指标，为隧道运行安全的科学评价提供基础。
        隧道运行风险因素及组合众多，为使运行环境描述更加合理，论文引入多级综合评价指标：当因素集U的元素比较多时，每个因素的重要程度系数也就相应较小，这时系统中因素之间难以分开，从而得不出有意义的评价结果。对于这种情形，可以把因素级U中的元素按照某些属性分成几类，先对每一类做综合评价，然后对评价结果进行“类”元素的高层次综合评价。按照聚类分析法，建立三层次的隧道安全评价指标体系：第一层为目标层，即隧道运行环境安全性评价；第二层为对象层，包括六个要素，分别为道路线形安全性、路面状况安全性、洞内环境风险性、交通设施认知性、安全设施有效性、气候环境风险性，其因素集为：U = {U1，U2，U3，U4，U5，U6}。其中，Ui为第一层的第i个子因素集；第三层为指标层，包括n个元素，即：Ui = {Ui1，Ui2，Ui3，Ui4，Ui5，Ui6}，i =1，2，3，4，5，6。
        第一因素集U1：隧道路段线形安全性，包括平曲线半径、曲线长度、纵坡坡度及车道宽度等。
        第二因素集U2：路面状况安全性，隧道洞口的抗滑性能的突变是影响隧道行车安全的重要因素，包括路面状况指数、路面抗滑过渡安全性、路面排水性能。
        第三因素集U3：洞内环境风险性，主要包括CO浓度、烟雾浓度、亮度过渡安全性和等效连续声级。
        第四因素集U4：交通设施认知性，一是静态诱导设施，如标志标线、紧急电话标志、消防设备指示标志、行人横洞指示标志、行车横洞指示标志、紧急停车带标志、疏散指示标志等；二是动态诱导设施，包括可变（限速）信息板和交通广播等。
        第五因素集U5：安全设施有效性，包括交通监控设施有效性、通风监控设施有效性、照明监控设施有效性、火灾监控设施有效性、噪声监控设施有效性、横向通道设施有效性和洞口景观安全有效性。
        第六因素集U6：气候环境风险性，包括能见度、水膜厚度、积雪厚度、结冰面积率和风速等。