Обеспечение безопасности движения в тоннелях

Введение

Неблагоприятный рельеф местности и грунтовые условия часто существенно затрудняют и удорожают строительство автомобильных дорог. Для того, чтобы снизить затраты на строительство дорог в сложной пересеченной местности, такие дороги строились с узкой проезжей частью и обочинами, и извилистой трассой. Повысить безопасность и эффективность движения на таких дорогах можно только на основе строительства тоннелей в наиболее трудных участках местности.

Участки дорог, проходящие в тоннеле, обладают рядом транспортно-эксплуатационных качеств, которые позволяют повысить безопасность движения на всей дороге (Siemens, 1989). Следующие факторы могут делать участок дороги в тоннеле более безопасным, чем участки, проложенные на местности:

• дороги в тоннелях обычно не имеют пересечений или съездов;
• в тоннелях, как правило, отсутствует пешеходное и велосипедное движение;
• дороги в тоннелях имеют, как правило, более благоприятную трассу, чем дороги на поверхности (меньше крутых кривых в плане, спусков и подъемов);
• дороги в тоннелях не подвержены опасности воздействия снежных лавин и камнепадов;
• дороги в тоннелях не подвергаются снежным заносам.

К факторам, которые делают участки дороги в тоннеле менее безопасными, чем участки проложенные на местности, относятся:

• площадь движения ограничена и возможность маневрирования в критических ситуациях незначительна;
• отсутствует дневной свет и условия освещенности меняются сильно при въезде в тоннель и выезде из него;
• снижается доступ к свежему воздуху и дым или выхлопные газы могут снижать видимость;
• при ДТП и пожарах эвакуационные пути могут оказаться заблокированными, а спасательные работы будут проходить труднее, чем на участках дороги на поверхности.

В ряде норвежских исследований были идентифицированы риски, связанные с тоннелями, и факторы, которые влияют на риск оказаться в ДТП в тоннелях:

Mo, 1980 (уровень риска ДТП в тоннелях по сравнению с движением по обычной дороге в дневное время).
Hovd, 1981 (уровень риска ДТП в тоннелях по сравнению с движением по обычной дороге в дневное время).
Hvoslef, 1991 (факторы, влияющие на риск ДТП в тоннелях).
Stabell, 1992 (факторы, влияющие на риск ДТП в тоннелях).
Amundsen og Gabestad, 1991 (первые годы эксплуатации тоннеля в Осло).
Amundsen, 1993 (частота различных происшествий в тоннелях).
Amundsen, 1996 (частота различных происшествий в тоннелях).
Amundsen og Ranes, 1997 (риск ДТП в тоннелях и факторы, влияющие на него).
Mysen, 1997 (риск ДТП в тоннелях с двумя полосами движения с одним выходом и большой интенсивностью движения).

В самых последних исследованиях обобщены данные о риске ДТП с травматизмом в тоннелях (рис. 1.19.1) на 1 млн авт-км пробега автомобилей, учитывая разные типы тоннелей.

Рис. 1.19.1. Количество ДТП с травмами на 1 млн авткм пробега в разных зонах тоннеля.
Источник: Amundsen og Ranes, 1997

Риск попасть в ДТП наиболее высокий на входе в тоннель. Зона дневного света около входа в тоннель является наиболее "рискованной" зоной. Относительно высокий риск ДТП в начале тоннеля, в свою очередь, связан с тем, что глаза водителя еще не адаптировались к уровню освещения в тоннеле. Освещение в тоннеле наиболее высокое должно быть на въезде в тоннель и уменьшаться в сторону середины тоннеля.

Если рассматривать весь тоннель как целостное сооружение, то аварийность в них действительно низкая. Многие обычные дороги, проходящие внутри населенного пункта, имеют гораздо более высокий уровень риска ДТП, чем тоннели.

Исследования, рассматривающие частоту различных происшествий в тоннелях (Amundsen, 1996), показывают, что уровень аварийности (ДТП с травматизмом) равен приблизительно 1:

Трасса дороги в тоннеле оказывает большое влияние на безопасность движения. Это показывает, в частности, опыт эксплуатации тоннеля в Осло (Hvoslef, 1991), где неблагоприятная комбинация крутого спуска (около 60 промилле) и небольшого радиуса кривой в плане приводила к большому количеству ДТП сразу после того, как тоннель был открыт для движения. Количество ДТП в этом тоннеле было затем снижено, в частности, за счет введения автоматического управления движением в тоннеле.

Меры по обеспечению безопасности движения в тоннеле должны приводить к тому, чтобы опасность ДТП в нем не была выше, чем на дороге на поверхности, так как спасательные работы при ДТП в тоннеле проводить труднее, чем на дороге на поверхности.

Описание мероприятий

В малонаселенной местности тоннели строятся обычно с тем, чтобы сократить протяжение дороги и улучшить условия движения в зимний период года. В густонаселенных районах тоннели строятся также для того, чтобы сохранить существующую застройку и для улучшения окружающей среды.

Под мерами по безопасности движения в тоннеле в данном параграфе подразумеваются следующие меры:

• выбор между строительством тоннеля или дороги на поверхности;
• выбор длины тоннеля;
• выбор ширины тоннеля;
• выбор скоростного режима в тоннеле;
• освещение в тоннеле.

К условиям, которые могут оказывать влияние на безопасность движения в тоннеле, но которые не будут рассматриваться в данном разделе, относятся наличие вентиляционных установок, ниш, аварийных телефонов и непрерывного наблюдения (мониторинга) за движением с помощью телевизионных камер. Причина того, что эти меры не обсуждаются здесь более глубоко, заключается в том, что недостаточно документации, показывающей их влияние на количество ДТП.

Влияние на аварийность

На основании недавних норвежских исследований, а также одного швейцарского исследования (Thoma, 1989), влияние на ДТП различных мероприятий, реализуемых в тоннелях, представлено в табл. 1.19.1:

Таблица 1.19.1. Влияние мероприятий по повышению безопасности движения в тоннелях на аварийность

В густонаселенных районах в тоннелях степень риска ДТП ниже, чем на дорогах на открытой поверхности. Сравнение степени риска ДТП в тоннелях и на поверхности показывает, что нет существенной разницы в степени риска ДТП между тоннелями и дорогами на открытой поверхности, особенно в малонаселенной местности. Освещение тоннеля, увеличение его ширины и сокращение подъемов и спусков способствуют безопасности движения в тоннелях. Это же касается и длинных тоннелей, где "переходные" зоны меньше влияют на риск ДТП в тоннеле.

Влияние на пропускную способность дороги

Влияние тоннеля на пропускную способность всей дороги в большой степени зависит от того, на какого типа дороге построен тоннель. В тоннелях на автомагистралях скоростной режим примерно такой же, как и на дорогах, построенных на открытой местности. В тоннелях на дорогах в малонаселенных районах можно сократить время в пути по сравнению с дорогой на открытой местности, так как сокращается протяженность дороги и нет крутых кривых в плане. Проложенные в густонаселенных районах тоннели также могут приводить к сокращению времени в пути транспортного средства, так как сокращаются остановки на перекрестках и съездах. Кроме того, в тоннеле исключается влияние пешеходов и велосипедистов.

Измерение скорости в одном из тоннелей Норвегии (тоннель Олесунд, длина 3481 м, максимальный продольный уклон 85 промилль, максимальная разрешенная скорость 80 км/ч) показало, что легковые автомобили удерживают в нем скорость от 80 до 90 км/ч; сказывалось некоторое влияние подъема. На скорость тяжелых автомобилей подъем оказывает более сильное влияние. Она падает до 30-40 км/ч (Stabell, 1992). Следовательно, в тоннелях с крутыми подъемами могут возникать большие различия в скорости между грузовыми и легковыми автомобилями.

Влияние на окружающую среду

В тоннелях с интенсивным движением хорошая вентиляция является основной предпосылкой для того, чтобы поддерживать приемлемое качество воздуха.

Тоннели в густонаселенных районах, которые отделяют проезд транспорта от жилых районов, могут улучшить окружающую среду для людей, живущих вдоль дороги. Исследование кратковременного воздействия (Kolbenstvedt, Aspelund, Hanssen, Larssen og Solberg, 1990) показало, что количество жителей, которые подвергались воздействию шума в квартирах примерно в 65 дБА и более, сократилось. В комнатах общего пользования уровень шума снизился на 8%, а в спальнях - на 28%. Уровень загрязнения окисью углерода CO и диоксидом азота NO2 на м3 воздуха также снизился.
Некоторая часть людей чувствует себя неуверенной, когда они едут в тоннеле, так как в нем темно и они, к тому же, чувствуют себя в замкнутом пространстве (Rein, 1986). Определено, что 6,3 из 1000 человек в какойто степени страдают от боязни закрытых помещений, 2,2 из 1000 человек очень сильно боятся закрытых мест.

Затраты

Государственная дорожная служба Норвегии (Statens vegvesen) за период 1988-1993 гг. вела учет ежегодных затрат, понесенных в связи с открытием новых тоннелей для движения. При анализе затрат обнаруживались их большие колебания. В среднем строительство тоннеля обходится примерно 55,2 млн. крон на 1 км дороги. Тоннели делятся на три категории в зависимости от уровня строительных затрат:

1. Тоннели с минимум четырьмя полосами движения (2 + 2) и отделенным выходом для каждого направления движения в крупных населенных пунктах: строительные затраты порядка 130-190 млн. крон на 1 км дороги (тоннели через Фъеллинъен (Fjellinjen) отличаются большей дороговизной).

2. Тоннели под водоемами, с двумя полосами движения: строительные затраты порядка 25-30 млн. крон на 1 км дороги.

3. Обычные тоннели через горы, с двумя полосами движения: строительные затраты порядка 10-30 млн. крон на 1 км дороги.

Ежегодные расходы на содержание тоннелей превышают аналогичные затраты дорог на поверхности и составляют 0,5 млн. крон на 1 км дороги в год.

Эффект от средств, вложенных на реализацию мероприятий

Как затраты, так и выгода от строительства тоннелей зависят сильно от местных условий. Поэтому нецелесообразно давать какиелибо цифры. Вниманию читателя предлагается пример расчета, иллюстрирующий влияние тоннеля на безопасность движения.

Первый пример касается строительства участка главной дороги в тоннеле. Предполагается, что существующая дорога имеет суточную интенсивность движения, равную 30000 авт/сут, и уровень риска ДТП, равный 0,50 ДТП с травматизмом на 1 млн. авт-км пробега. Пример является весьма представительным для более крупных тоннелей, построенных в условиях Норвегии в последние годы (Floeyfjelltunnelen, Valerengtunnelen, Oslotunnelen, Ekebergstunnelen). Предполагается также, что после открытия тоннеля количество ДТП снизится на 40%. Около 60% движения со старой дороги должно отводиться на дорогу в тоннель. Средняя скорость движения повысится от 30 до 70 км/ч. Эксплуатационные расходы на транспортные средства сократятся на 0,10 крон на 1 км езды. К тому же, предполагается экономия от уменьшения наносимого окружающей среде ущерба в размере 0,30 крон на 1 авт-км пробега. Строительство одного километра тоннеля обойдется в 150 млн. крон. Ежегодно на обслуживание тоннеля будет расходоваться 1,5 млн. крон на 1 км дороги.

При этих условиях выгода от строительства тоннеля будет составлять 57,7 млн. крон в виде экономии расходов изза сокращения количества ДТП, 109,4 млн. крон в виде экономии времени, 7,7 млн. крон в виде сокращения эксплуатационных расходов автопарка, а также 38,3 млн. крон в виде сокращения ущерба окружающей среде. Всего - 213 млн. крон. Подсчитано, что расходы на строительство тоннеля составляют 201 млн. крон. Расчет показывает, что строительство тоннеля и отведение большей части движения в тоннель в населенных пунктах может иметь положительный социально-экономический эффект.

Второй пример расчета касается дороги в мало-населенной местности. На существующей дороге предполагается средняя суточная интенсивность движения, равная 3 000 авт/сут, и уровень риска ДТП, равный 0,20 ДТП с травматизмом на 1 млн. авт-км пробега. Предполагается снижение количества ДТП на 25%. Все движение со старой дороги должно отводиться на дорогу в тоннель. Средняя скорость движения повысится от 65 до 75 км/ч. Эксплуатационные расходы на транспортные средства сократятся на 0,05 крон на 1 км пробега.

Выгода от строительства тоннеля длиной 1 км составляет при этих условиях 1,7 млн. крон в виде экономии от сокращения количества ДТП, 2,6 млн. крон в виде экономии времени и 0,6 в виде сэкономленных эксплуатационных расходов, всего 5 млн. крон. Расходы, понесенные обществом в связи со строительством и содержанием тоннеля, составляют 21,5 млн. крон. Сумма значительно превышает рассчитанную выгоду от строительства тоннеля. Поэтому, как правило, в малонаселенных местностях строительство тоннеля может считаться неоправданным. Только если благодаря строительства тоннеля можно значительно сократить протяженность пути, особенно по опасным участкам, картина может оказаться иной.