安 全 与 环 境 工 程 第 & 卷 第 & 期 - &H & &'年 月 9 = > = U ' & 文章编号 # &' '& '' ' 基于安全管理度的隧道安全管理与运营效益 量化模型研究 李 芹倪 健&刘 凯 青岛科技大学经济与管理学院#山东 青岛 &'& &青岛国信胶州湾交通 有限公司#山东 青岛 &&' 摘 要通过分析影响隧道安全管理的五大因素&创新性提出安全管理度的概 念&将 隧 道 安 全 管 理 进 行 量 化&以 隧 道交通量作为中间变量&搭建起隧道安全管理度与运 营 效 益 的 关 系&最 终 建 立 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 的 量 化 模 型选取 7 隧道作为工程实例&应用其相关技术参数&计算安全管理度并评价 7 隧道的安全管理水平&同 时 验 证 建 立的隧道安全管理与运营效益量化模型的可靠性 结 果 表 明' 7 隧 道 的 安 全 管 理 度 为 ' #&其 整 体 安 全 管 理 水 平评价等级为良&利用 7 隧道实际运营数据验证了所建立的模型基本符合实际情况 关键词隧道(安全管理度(安全管理(运营效益 中图分类号 6( G( 文献标识码.#' ' # 3 # &' '& '# : &. (& = -. \ -6 < &-- & 3E-- (.&-= 7-6 6 ^Ed & HEY & & ^EG < ; # & <.-..=6-6. & \.=. 6 6. 6Q 6 #. =7& \.= 7& &'& 3#.( &; \.=8(. >#(7 && 3;& T;& \.=&&'& 3#. >' 7 ' R > R R > R > R > ] R > 7 > > > R N > Q & R R R N Q > > Q & Q R ] > > > Q 3 7 & R R > > NR R R > > & > > Q R ] > > Q R R R > & > > 7 ' # R R > > R Q R 7 > R R> Q & N R R ' (. ( ( Q >> >> & 我国已经是世界上公路隧道以下简称隧道发 展最 快 的 国 家 之 一 据 &' 年 ( 月 中 国 土 木 工 程 & 处&合计约 &' 6 万 米 隧 道 因 具 有 自 身 相 对封闭的结 构 特 性&安 全 事 故 易 发&且 事 故 后 果 严 学会隧道及地下工程分会公布的信息&截至 &' 年 重&经济损失惨重&因此加强隧道的安全管理至关重 & 月&全国隧道共 有 6 处&其 中 特 长 隧 道 共 有 要在国内外一直 强 调 安 全 的 形 势 下&提 高 隧 道 安 收稿日期' &' ' ' 修回日期 &' & & 基金项目'青岛市社会科学规划项目 d[9<^('' 作者简介'李 芹 6&#&女&硕士&讲师&主要从事管理科学与工程管理等方面的研究=> ' & > ]
安 全 与 环 境 工 程 第 卷 全 管 理 水 平 减 少 事 故 发 生 率 和 事 故 损 失 已 经 成 为 保 障 隧 道 运 营 效 益 的 关 键 问 题 隧 道 运 营 效 益 是 建 立 在 隧 道 安 全 管 理 处 于 绝 对 可 接 受 水 平 的 基 础 上 而 去 追 求 的 最 大 收 益 因 此 如 何 量 化 隧 道 的 安 全 管 理 并 评 判 隧 道 安 全 管 理 水 平 的 可 接 受 程 度 成 为 获 取 最 大 运 营 效 益 的 关 键 为 此 本 文 基 于 安 全 管 理 度 的 概 念 对 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 的 量 化 模 型 进 行 研 究 隧 道 安 全 管 理 度 隧 道 安 全 管 理 的 影 响 因 素 通 常 意 义 上 隧 道 由 人 车 路 养 护 管 理 环 境 五 部 分 组 成 因 此 隧 道 安 全 管 理 影 响 因 素 应 从 这 五 个 方 面 加 以 分 析 本 文 运 用 层 次 分 析 法 对 各 因 素 的 下 层 级 重 要 因 素 要 素 进 行 分 析 并 分 析 制 约 要 素 的 关 键 组 成 部 分 从 而 使 隧 道 安 全 管 理 得 到 逐 层 分 解 并 建 立 起 较 为 全 面 系 统 的 安 全 管 理 影 响 因 素 构 架 见 图 这 对 隧 道 安 全 管 理 量 化 具 有 重 要 意 义 U U U 3 U U 法. 法 和 数 据 处 理 软 件 建 立 计 算 模 型 并 计 算 得 出 用 以 评 判 隧 道 安 全 管 理 水 平 高 低 的 数 值 隧 道 安 全 管 理 度 用 字 母 表 示 其 数 值 介 于 之 间 即 计 算 得 到 的 隧 道 安 全 管 理 度 数 值 越 大 表 示 隧 道 安 全 管 理 水 平 越 高 当 计 算 得 到 的 隧 道 安 全 管 理 度 数 值 为 或 时 表 示 的 是 隧 道 安 全 管 理 水 平 的 两 种 极 限 情 况 其 中 数 值 为 表 示 绝 对 不 安 全 数 值 为 表 示 绝 对 安 全 通 常 来 说 隧 道 安 全 管 理 度 小 于 时 表 示 隧 道 安 全 管 理 水 平 为 不 可 接 受 本 文 参 考 国 内 外 隧 道 安 全 管 理 要 求 以 及 隧 道 安 全 管 理 领 域 专 家 的 意 见 将 对 隧 道 安 全 管 理 水 平 的 评 价 分 为 个 等 级 优 良 中 差 不 可 接 受 通 过 对 隧 道 安 全 管 理 度 的 计 算 可 评 价 隧 道 安 全 管 理 水 平 的 高 低 同 时 也 可 通 过 选 择 合 适 的 安 全 管 理 度 来 调 整 相 应 安 全 管 理 影 响 因 素 对 应 要 素 管 理 的 最 优 策 略 表 隧 道 安 全 管 理 水 平 分 级 表 3((## (#(( 安 全 管 理 水 平 分 级 安 全 管 理 度 安 全 管 理 水 平 分 级 安 全 管 理 度 优 差 良 不 可 接 受 中 U U U 3 U U U 3 U 3 U 3 U 33 U U U U 图 隧 道 安 全 管 理 影 响 因 素 构 架 图 &&(# ( # 由 图 可 见 隧 道 安 全 管 理 影 响 因 素 由 人 车 路 养 护 管 理 环 境 组 成 个 影 响 因 素 分 别 又 由 个 要 素 构 成 其 中 人 的 因 素 包 括 隧 道 管 理 人 员 交 通 参 与 者 应 急 救 援 人 员 个 要 素 车 的 因 素 由 机 动 车 状 况 交 通 组 成 机 动 车 速 度 个 要 素 组 成 道 路 因 素 由 交 通 组 织 道 路 类 型 道 路 宽 度 个 要 素 组 成 养 护 管 理 因 素 包 括 土 建 养 护 机 电 设 备 养 护 个 要 素 环 境 因 素 包 括 内 部 环 境 和 外 部 环 境 个 要 素 隧 道 安 全 管 理 度 概 念 隧 道 安 全 管 理 度 是 隧 道 安 全 管 理 水 平 高 低 的 量 化 值 它 是 通 过 对 隧 道 安 全 管 理 的 五 个 方 面 人 车 路 养 护 管 理 环 境 进 行 系 统 的 研 究 运 用 层 次 分 析 隧 道 安 全 管 理 度 的 量 化 计 算 隧 道 安 全 管 理 度 的 计 算 通 常 按 照 以 下 个 步 骤 进 行 确 定 隧 道 安 全 管 理 评 价 指 标 体 系 隧 道 安 全 管 理 影 响 因 素 集 > 人 的 因 素 车 的 因 素 道 路 因 素 养 护 管 理 因 素 环 境 因 素 其 中 人 的 因 素 备 选 要 素 集 > 隧 道 管 理 人 员 交 通 参 与 者 应 急 救 援 人 员 车 的 因 素 备 选 要 素 集 > 机 动 车 状 况 交 通 组 成 机 动 车 速 度 道 路 因 素 备 选 要 素 集 > 交 通 组 织 道 路 类 型 道 路 宽 度 养 护 管 理 因 素 备 选 要 素 集 > 土 建 养 护 机 电 设 备 养 护 环 境 因 素 备 选 要 素 集 > 外 部 环 境 内 部 环 境 确 定 各 影 响 因 素 的 权 重 隧 道 安 全 管 理 的 影 响 因 素 众 多 并 且 各 个 指 标 的 重 要 程 度 和 影 响 作 用 也 存 在 差 异 为 增 强 测 算 结 果 的 准 确 性 本 文 将 采 用. 法 和 7(3 软 件 确 定 各 个 影 响 因 素 指 标 的 权 重 即 可 得 到 各 影 响 因 素 的 权 重 值 如 下
第 期 李 芹 等 基 于 安 全 管 理 度 的 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 量 化 模 型 研 究 > > 人 的 因 素 车 的 因 素 道 路 因 素 养 护 管 理 因 素 环 境 因 素 > > 隧 道 管 理 人 员 交 通 参 与 者 应 急 救 援 人 员 > > 机 动 车 状 况 交 通 组 成 机 动 车 速 度 > > 交 通 组 织 道 路 类 型 道 路 宽 度 > > 土 建 养 护 机 电 设 备 养 护 > > 内 部 环 境 外 部 环 境 计 算 隧 道 安 全 管 理 度 通 过 对 各 影 响 因 素 的 要 素 进 行 专 家 打 分 评 判 各 个 要 素 的 安 全 管 理 水 平 并 通 过 下 式 计 算 隧 道 五 大 影 响 因 素 中 每 个 要 素 的 安 全 管 理 水 平 得 分 式 中 表 示 各 因 素 的 安 全 管 理 水 平 得 分 表 示 因 素 的 第 个 要 素 的 权 重 表 示 因 素 的 第 个 要 素 的 特 征 得 分 将 各 因 素 的 安 全 管 理 水 平 得 分 与 各 因 素 的 权 重 集 按 下 式 计 算 可 得 到 隧 道 的 安 全 管 理 度 为 式 中 为 隧 道 安 全 管 理 度 为 第 个 因 素 的 权 重 为 第 个 因 素 的 安 全 管 理 水 平 得 分 其 中 # 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 模 型 隧 道 交 通 量 概 念 隧 道 交 通 量 通 常 是 指 小 时 内 通 过 隧 道 某 一 断 面 的 机 动 车 数 量 一 般 用 表 示 隧 道 交 通 量 可 用 来 反 映 隧 道 内 车 辆 的 通 行 频 率 及 密 度 以 及 交 通 负 荷 的 大 小 是 隧 道 运 营 管 理 过 程 中 最 重 要 的 测 评 指 标 之 一 也 是 隧 道 通 行 收 费 和 运 营 效 益 计 算 的 直 接 数 据 因 此 隧 道 交 通 量 可 被 用 作 建 立 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 量 化 模 型 的 中 间 变 量 隧 道 交 通 量 与 安 全 管 理 度 的 关 系 通 常 情 况 下 隧 道 的 安 全 管 理 水 平 主 要 体 现 在 能 提 供 的 交 通 条 件 的 好 坏 上 面 高 的 安 全 管 理 水 平 往 往 能 提 供 好 的 交 通 条 件 隧 道 行 车 的 安 全 性 舒 适 性 和 可 靠 性 越 高 吸 引 过 往 隧 道 车 辆 就 越 多 隧 道 通 行 交 通 量 就 越 大 两 者 之 间 是 一 种 相 互 促 进 关 系 因 此 可 以 通 过 研 究 隧 道 交 通 量 来 对 隧 道 安 全 管 理 度 进 行 研 究 但 是 当 隧 道 安 全 管 理 度 降 低 时 隧 道 交 通 量 并 不 直 线 下 降 当 隧 道 安 全 管 理 度 增 加 时 隧 道 交 通 量 也 不 直 线 上 升 隧 道 交 通 量 与 隧 道 安 全 管 理 度 表 现 为 在 一 定 范 围 内 保 持 趋 势 的 一 致 性 隧 道 交 通 量 可 以 随 着 其 安 全 管 理 度 的 提 高 不 断 增 大 但 增 大 的 过 程 并 不 是 直 线 的 也 不 是 无 限 制 的 为 了 建 立 隧 道 交 通 量 与 安 全 管 理 度 之 间 的 关 系 本 文 选 取 国 内 各 地 典 型 隧 道 项 目 包 含 长 江 隧 道 仰 口 隧 道 秦 岭 号 隧 道 等 进 行 实 地 调 研 获 取 了 各 隧 道 交 通 量 与 安 全 管 理 度 相 关 数 据 见 表 该 调 研 数 据 具 有 一 定 的 局 限 性 日 后 可 根 据 实 际 情 况 进 行 补 充 完 善 再 运 用 7# 软 件 对 表 中 的 相 关 数 据 进 行 线 性 回 归 处 理 见 图 从 而 得 到 隧 道 平 均 每 公 里 日 交 通 量 与 该 隧 道 安 全 管 理 度 之 间 的 关 系 式 ;> 式 中 ; 为 隧 道 单 位 长 度 日 交 通 量 为 隧 道 安 全 管 理 度 表 隧 道 交 通 量 与 安 全 管 理 度 3((# (# 隧 道 名 称 所 在 城 市 隧 道 长 度 平 均 每 公 日 交 通 里 日 交 通 量 量 ; = = = 安 全 管 理 度 长 江 隧 道 武 汉 仰 口 隧 道 青 岛 西 邻 隧 道 西 安 秦 岭 号 隧 道 西 安 中 梁 山 隧 道 重 庆 翔 安 隧 道 厦 门 长 江 隧 道 上 海 (pcu d km 3 3 =3.9 8. 83.8...6.8. 图 隧 道 交 通 量 与 安 全 管 理 度 的 拟 合 曲 线 图 &&(# (# 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 模 型 的 建 立 隧 道 运 营 效 益 一 般 是 通 过 对 隧 道 的 通 行 车 辆 进
安 全 与 环 境 工 程 第 卷 行 收 费 来 实 现 的 为 了 便 于 计 算 本 文 将 各 种 车 型 转 换 为 标 准 小 型 汽 车 即 标 准 车 并 且 假 定 每 辆 标 准 车 产 生 的 运 营 效 益 是 相 同 的 隧 道 的 建 设 和 运 营 是 一 个 前 期 科 学 决 策 后 期 工 程 合 理 实 施 的 系 统 过 程 在 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 模 型 建 立 的 过 程 中 不 考 虑 安 全 管 理 的 极 端 情 况 同 时 要 去 除 安 全 管 理 度 不 可 接 受 的 情 况 因 此 选 取 隧 道 交 通 量 与 隧 道 运 营 效 益 成 正 比 的 合 理 区 间 设 隧 道 每 天 的 运 营 效 益 量 为 则 式 中 为 隧 道 交 通 量 为 隧 道 每 日 的 运 营 效 益 元 为 单 位 标 准 车 产 生 的 效 益 元 最 终 可 得 到 隧 道 运 营 效 益 与 安 全 管 理 度 之 间 的 关 系 模 型 为 ; # 该 模 型 的 限 制 条 件 为 隧 道 安 全 管 理 管 理 度 在 范 围 内 适 用 实 例 验 证 工 程 实 例 概 况 本 研 究 选 择 的 隧 道 项 目 位 于 ; 市 该 隧 道 采 用 通 常 的 管 理 方 式 在 建 设 初 期 由 当 地 政 府 以 及 资 金 技 术 实 力 较 强 的 投 资 公 司 出 资 并 采 用 成 熟 的 建 设 运 营 转 移 : 模 式 进 行 管 理 隧 道 于 年 动 工 于 年 建 成 通 车 建 设 及 运 营 管 理 水 平 较 高 项 目 比 较 典 型 且 具 有 较 好 的 代 表 性 隧 道 全 长 设 有 双 主 洞 加 一 服 务 隧 道 共 有 六 个 车 道 设 计 行 车 速 度 为 对 连 接 城 区 与. 城 区 起 到 重 要 作 用 该 隧 道 投 入 运 营 仅 年 时 间 运 行 状 态 良 好 隧 道 采 用 的 强 弱 电 系 统 是 迄 今 为 止 中 国 国 内 最 顶 尖 的 技 术 该 强 弱 电 系 统 的 稳 定 性 安 全 性 超 过 目 前 国 内 绝 大 部 分 隧 道 的 相 应 指 标 明 显 居 于 国 内 领 先 地 位 其 他 多 项 技 术 也 都 代 表 了 我 国 目 前 隧 道 技 术 应 用 的 最 高 水 平 3 隧 道 安 全 管 理 因 素 权 重 的 计 算 本 文 采 用. 法 和 7(3 软 件 对 隧 道 安 全 管 理 各 影 响 因 素 权 重 进 行 计 算 得 到 隧 道 安 全 管 理 评 价 指 标 体 系 中 各 因 素 的 权 重 值 见 表 表 隧 道 安 全 管 理 各 因 素 的 权 重 分 配 表 3(( (# (# 五 大 因 素 五 大 因 素 权 重 要 素 要 素 权 重 隧 道 管 理 人 员 人 交 通 参 与 者 应 急 救 援 人 员 机 动 车 状 况 车 交 通 组 成 机 动 车 速 度 交 通 组 织 路 道 路 类 型 道 路 宽 度 养 护 管 理 环 境 土 建 养 护 机 电 系 统 养 护 内 部 环 境 外 部 环 境 3 隧 道 安 全 管 理 要 素 的 专 家 打 分 通 过 选 取 一 定 数 量 相 关 领 域 专 家 对 隧 道 安 全 管 理 各 要 素 进 行 打 分 得 到 各 要 素 专 家 评 分 表 详 见 表 表 隧 道 安 全 管 理 各 要 素 专 家 评 价 得 分 表 3('# (# 3# 人 管 理 内 容 项 目 满 分 值 分 项 得 分 得 分 企 业 架 构 隧 道 管 理 人 员 专 业 技 术 人 员 行 政 管 理 人 员 驾 驶 人 交 通 参 与 者 乘 车 人 安 保 人 员 应 急 救 援 人 员 消 防 人 员 急 救 人 员 机 动 车 制 动 系 统 机 动 车 状 况 机 动 车 操 纵 系 统 车 机 动 车 附 属 结 构 交 通 组 成 大 型 车 辆 占 比 机 动 车 速 度 控 制 机 动 车 行 驶 速 度 交 通 设 备 齐 全 交 通 组 织 交 通 预 案 配 备 路 排 障 管 理 手 段 道 路 类 型 铺 设 沥 青 路 面 道 路 宽 度 机 动 车 行 驶 车 道 宽 度 养 护 管 理 环 境 土 建 养 护 安 全 检 测 机 电 系 统 养 护 隧 道 环 境 常 规 安 全 监 测 固 定 安 全 监 测 特 别 安 全 监 测 专 项 安 全 监 测 通 风 系 统 养 护 照 明 系 统 养 护 供 配 电 管 理 系 统 养 护 消 防 管 理 系 统 养 护 光 纤 光 栅 报 警 系 统 养 护 通 讯 管 理 系 统 养 护 监 控 管 理 系 统 养 护 环 境 检 测 系 统 养 护 交 通 控 制 诱 导 系 统 养 护 广 播 系 统 紧 急 电 话 养 护 外 部 环 境 内 部 环 境
第 期 李 芹 等 基 于 安 全 管 理 度 的 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 量 化 模 型 研 究 隧 道 安 全 管 理 度 计 算 及 安 全 管 理 水 平 评 价 利 用 公 式 以 及 各 子 要 素 的 权 重 值 可 分 别 计 算 得 到 隧 道 安 全 管 理 五 大 影 响 因 素 安 全 管 理 水 平 的 得 分 情 况 具 体 见 表 表 隧 道 安 全 管 理 五 大 因 素 安 全 管 理 水 平 得 分 表 3('## ( 因 素 得 分 因 素 得 分 人 养 护 管 理 车 环 境 路 利 用 公 式 以 及 五 大 因 素 的 权 重 值 可 计 算 得 到 隧 道 的 安 全 管 理 度 > 根 据 表 可 以 判 定 ; 市 隧 道 整 体 安 全 管 理 水 平 评 价 等 级 为 良 模 型 验 证 按 照 隧 道 运 营 企 业 财 务 数 据 平 均 每 天 收 费 总 额 为 万 元 根 据 运 营 企 业 隧 道 综 合 监 控 平 台 统 计 数 据 显 示 隧 道 的 日 平 均 交 通 量 为 万 辆 各 类 车 辆 实 际 通 行 情 况 见 表 标 准 车 收 费 为 元 辆 表 6 隧 道 各 类 车 辆 实 际 通 行 情 况 表 3(# ##(# ( 通 行 车 辆 类 型 通 行 车 数 量 辆 标 准 车 计 算 系 数 标 准 车 大 型 客 车 公 交 汽 车 中 巴 车 小 型 汽 车 注 本 表 中 没 有 货 车 通 行 量 的 记 录 原 因 是 该 隧 道 定 位 为 市 政 隧 道 货 车 不 允 许 通 行 按 照 公 式 利 用 收 费 总 额 标 准 车 收 费 等 数 据 反 算 隧 道 安 全 管 理 度 得 到 隧 道 > 可 见 实 际 计 算 值 与 模 型 得 到 数 据 基 本 一 致 且 数 据 误 差 在 合 理 范 围 内 说 明 建 立 的 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 量 化 模 型 较 好 地 符 合 实 际 情 况 结 论 本 文 通 过 分 析 隧 道 安 全 管 理 的 影 响 因 素 提 出 隧 道 安 全 管 理 度 的 概 念 并 将 安 全 管 理 进 行 量 化 创 新 性 地 建 立 了 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 量 化 模 型 选 取 隧 道 作 为 工 程 实 例 运 用 其 工 程 技 术 参 数 计 算 隧 道 安 全 管 理 度 并 评 价 隧 道 安 全 管 理 的 水 平 同 时 验 证 所 建 立 的 隧 道 安 全 管 理 与 运 营 效 益 量 化 模 型 的 可 靠 性 结 果 表 明 模 型 计 算 结 果 基 本 符 合 实 际 情 况 参 考 文 献 吴 宇 周 文 其 我 国 已 有 公 路 隧 道 座 : # 韩 彦 斌 曾 艳 华 张 玉 春 高 速 公 路 隧 道 内 交 通 事 故 的 影 响 因 素 及 防 治 措 施 ; 铁 路 与 公 路 设 计 汤 洪 波 基 于 安 全 检 查 表 的 高 速 公 路 隧 道 安 全 因 素 分 析 ; 四 川 建 筑 韩 直 白 云 公 路 隧 道 安 全 评 价 指 标 体 系 及 方 法 ; 公 路 交 通 技 术 ( ' : 6## #; ' 李 芹 基 于 事 故 分 析 的 隧 道 安 全 管 理 与 经 济 效 益 量 化 研 究 青 岛 青 岛 科 技 大 学 7#.' (# ( ; ; 重 庆 交 通 科 研 设 计 院 公 路 隧 道 交 通 工 程 设 计 规 范 7 北 京 人 民 交 通 出 版 社