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摘要：隧道是一个半封闭空间，除了两端的出入口，隧道内部一般不会再设置其他出入口，因此隧道内一旦发生事故，被困人员和车辆只能向隧道两端撤离，救援人员和设备也只能从两端进入隧道。城市隧道故障车辆的运输装置以不破坏车辆为原则，快速移出为重点，辅以事故发现系统、车辆载运系统、交通引导指示系统以及隧道出口车辆地面衔接系统等应急处理系统，有助于快速处理隧道内事故，减轻其对交通的影响。
关键词：隧道事故；车辆；安全管理；装置设计
中图分类号：D035.37
一、隧道安全管理经验借鉴
（1）无须调头的双向行驶消防车
欧洲勃朗峰隧道内每隔300m设置临时停车带和紧急照明设备，每隔600m设置遥控路障，建有紧急救援中心，并配备带有特殊灭火装置的消防车，无须调头就可以在隧道内朝两个方向行驶，配合隧道内的各种智能系统，用摄像机和雷达快速准确的定位。但是，由于救援车辆仍然需要在隧道中的车道上行驶，原本堵塞的车道仍然难以让行救援车辆，所以救援车辆的双向行驶功能不一定能达到预期效果，救援时间仍然很长。
（2）自动交通管制系统
奥地利托恩隧道是穿越阿尔卑斯山连接南北欧洲的主要交通干道，事故发生时采用自动交通管制，可以快速阻止后来车辆的进入，从而迅速遏止隧道内部由于交通事故而造成的拥堵的恶化，然后由救援部门派出专门救援车辆赶到事故地点进行救援。这种救援方式虽然可以及时的控制住隧道中的拥堵形式，防止其进一步恶化，但是效率很低，后续拥堵消散时间较长，自动交通管制的优势几乎显现不出来。
国内很多城市的隧道安全管理目前仍未形成快速有效的管理体系，隧道事故处理方式大多是让清障车从隧道出口逆向驶入隧道进行工作，此方法的主要问题是，管理、救援及清障车辆在进入隧道时由于拥堵耽误了更长时间，不能及时赶赴现场。本研究以江苏省南京市玄武湖隧道为研究对象，利用隧道上部富余空间，设计车辆“快递”装置，使其以最快的速度到达事故发生地点，将事故车辆及时运出隧道。
二、隧道事故车辆“快递”装置设计
隧道事故车辆“快递”的解决方案是：在隧道内顶部沿着隧道延伸的方向铺设纵向轨道，载运小车可沿纵向轨道滑移至目标车辆附近，将目标车辆固定在支架上，通过升降装置将事故车辆抬起后移出。“快递”装置包括移动部分、升降控制部分和车身固定部分，参考国内外相关领域的现有技术和专利，并作相应改进，对车辆固定装置、升降装置和轨道进行设计。
（1）车身固定装置设计
车辆的固定方式多种多样，主要有拖挂式、平板式、抱具式等。在汽车修理厂，液压举升机得到了广泛运用，其特点是作用力集中在地面，稳定安全，但移动不便。汽车公司的装配车间在机运线上运用了抱具式车身吊具，如图1所示，其优点是将装置和车身重量集中作用在厂房上方的横梁上，便于移动。考虑到隧道空间有限，设计过程中对以上两种方案又进行了改进，采用了折叠式车身抱具，配合伸缩式底盘固定支架，如图2所示，保证不同宽度的车身底盘都适用。
图 1 抱具式车身固定方式 图 2 伸缩式底盘固定支架 图 3 升降装置设计
（2）升降装置设计
升降装置的设计是为了保证车辆的抓取和运送两个状态的高度差能够容许下方中小型车辆的通行。本设计从生活中常见的雨伞上获得灵感，以高强度钢为材料，采用液压原理，将升降柱分成5段，逐次减小柱体直径，使得柱体能够连环嵌套。其具体几何参数如图3所示。保证了运送过程中装置下方有2.5m的安全净空。
（3）轨道设计
轨道的设计共有4套方案，分别为：单轨道吊车梁、双轨道环形吊车梁、单臂可收缩式吊车梁、单臂旋转吊车梁。分别对4种方案进行TOWS分析后，最终确定结构最简单、经济最合理的单臂旋转吊车梁（方案四）为最优方案，见表1。
表 1 表 2 表 3
方案四能够实现装置纵向移动保持在隧道一侧；纵向位置到达之后，旋转吊车梁旋转角度；车辆抓取装置移动到事故车辆上方，实现横向移动。该方法可以完全覆盖隧道内部空间，既能在保证隧道正常交通情况下对下方车流无影响，又能保证有载传递过程中下方小汽车的安全通过，且对旁侧车道不受其影响。
三、可行性分析
3.1技术可行性
根据假设条件，当快递装置载重运行时，分析其对隧道结构的影响。对玄武湖隧道K1+276截面进行结构抗力检验，对比其结构承载力和结构抗力，得出弯矩图、剪力图、校核对比一览表，及截面结构受合力一览表。通过计算可知，隧道结构抗力大于荷载效应，且有较大的富余量，说明隧道结构可以承受装置的作用力。
3.2经济合理性
方案经济型与可行性直接相关，经经济型分析，含有“快递”装置的隧道在经济上有优势，装置费用仅占整个隧道建设费用的10%左右。从综合评价上，“快递”装置的经济效益显著，能够真正造福于普通民众。
3.3实施可行性
将“快递”装置的轨道安装在隧道正中的顶端，采用可绕载运小车旋转的横向吊车横梁，使车身吊具能够覆盖隧道内全部空间。载运装置在不使用时收缩于隧道顶上，不影响装置下方车辆正常行驶；抓取车辆时，通过旋转吊车横梁，利用升降装置将车身吊具下降至路面。在车辆运输的过程中，故障车辆悬空，并在隧道入口和装置上方进行限高提示。玄武湖隧道净空高度为5.5m左右，经过测算如图4，运输时故障车辆的轮胎与地面间可保证2.5m的净距。为不影响下部行驶车辆驾驶员的行车视觉，不至于产生恐惧感，载运小车的速度低于车辆正常行驶速度。该“快递”装置已经获得中华人民共和国国家知识产权局颁发的实用新型专利证书，装置在设计运行上可行。
图 4 载运装置运行时隧道净空高度图
四、结束语
城市隧道在城市交通网络中发挥着重要的作用。该隧道“快递”装置成本低、效率高，满足了城市隧道故障车辆的快速运输需求，缓解事故带来的交通拥堵，减轻隧道空气污染，无论是对于人、车、路还是环境都是十分重要和必要的。此外，装置节约大量的人力、物力和财力，通过电力操控，节能环保，不造成任何废物污染，值得在隧道建设过程中大力推广。
参考文献：
[1]吕成绪. 道路清障车扶正模型研究[J]. 现代交通技术，2012，（06）：71-73.
[2]. 机械设备[J]. 市政技术，2011，（01）：14-16.
[3]史云飞. 一款应用广泛的多功能重型清障车[J]. 专用汽车，2011，（03）：49-51.
[4]白陆. “六脉神剑”提高清障救援效率[J]. 交通世界（运输.车辆），2011，（06）：120-121.
关键词：隧道事故；车辆；安全管理；装置设计
中图分类号：D035.37
一、隧道安全管理经验借鉴
（1）无须调头的双向行驶消防车
欧洲勃朗峰隧道内每隔300m设置临时停车带和紧急照明设备，每隔600m设置遥控路障，建有紧急救援中心，并配备带有特殊灭火装置的消防车，无须调头就可以在隧道内朝两个方向行驶，配合隧道内的各种智能系统，用摄像机和雷达快速准确的定位。但是，由于救援车辆仍然需要在隧道中的车道上行驶，原本堵塞的车道仍然难以让行救援车辆，所以救援车辆的双向行驶功能不一定能达到预期效果，救援时间仍然很长。
（2）自动交通管制系统
奥地利托恩隧道是穿越阿尔卑斯山连接南北欧洲的主要交通干道，事故发生时采用自动交通管制，可以快速阻止后来车辆的进入，从而迅速遏止隧道内部由于交通事故而造成的拥堵的恶化，然后由救援部门派出专门救援车辆赶到事故地点进行救援。这种救援方式虽然可以及时的控制住隧道中的拥堵形式，防止其进一步恶化，但是效率很低，后续拥堵消散时间较长，自动交通管制的优势几乎显现不出来。
国内很多城市的隧道安全管理目前仍未形成快速有效的管理体系，隧道事故处理方式大多是让清障车从隧道出口逆向驶入隧道进行工作，此方法的主要问题是，管理、救援及清障车辆在进入隧道时由于拥堵耽误了更长时间，不能及时赶赴现场。本研究以江苏省南京市玄武湖隧道为研究对象，利用隧道上部富余空间，设计车辆“快递”装置，使其以最快的速度到达事故发生地点，将事故车辆及时运出隧道。
二、隧道事故车辆“快递”装置设计
隧道事故车辆“快递”的解决方案是：在隧道内顶部沿着隧道延伸的方向铺设纵向轨道，载运小车可沿纵向轨道滑移至目标车辆附近，将目标车辆固定在支架上，通过升降装置将事故车辆抬起后移出。“快递”装置包括移动部分、升降控制部分和车身固定部分，参考国内外相关领域的现有技术和专利，并作相应改进，对车辆固定装置、升降装置和轨道进行设计。
（1）车身固定装置设计
车辆的固定方式多种多样，主要有拖挂式、平板式、抱具式等。在汽车修理厂，液压举升机得到了广泛运用，其特点是作用力集中在地面，稳定安全，但移动不便。汽车公司的装配车间在机运线上运用了抱具式车身吊具，如图1所示，其优点是将装置和车身重量集中作用在厂房上方的横梁上，便于移动。考虑到隧道空间有限，设计过程中对以上两种方案又进行了改进，采用了折叠式车身抱具，配合伸缩式底盘固定支架，如图2所示，保证不同宽度的车身底盘都适用。
图 1 抱具式车身固定方式 图 2 伸缩式底盘固定支架 图 3 升降装置设计
（2）升降装置设计
升降装置的设计是为了保证车辆的抓取和运送两个状态的高度差能够容许下方中小型车辆的通行。本设计从生活中常见的雨伞上获得灵感，以高强度钢为材料，采用液压原理，将升降柱分成5段，逐次减小柱体直径，使得柱体能够连环嵌套。其具体几何参数如图3所示。保证了运送过程中装置下方有2.5m的安全净空。
（3）轨道设计
轨道的设计共有4套方案，分别为：单轨道吊车梁、双轨道环形吊车梁、单臂可收缩式吊车梁、单臂旋转吊车梁。分别对4种方案进行TOWS分析后，最终确定结构最简单、经济最合理的单臂旋转吊车梁（方案四）为最优方案，见表1。
表 1 表 2 表 3
方案四能够实现装置纵向移动保持在隧道一侧；纵向位置到达之后，旋转吊车梁旋转角度；车辆抓取装置移动到事故车辆上方，实现横向移动。该方法可以完全覆盖隧道内部空间，既能在保证隧道正常交通情况下对下方车流无影响，又能保证有载传递过程中下方小汽车的安全通过，且对旁侧车道不受其影响。
三、可行性分析
3.1技术可行性
根据假设条件，当快递装置载重运行时，分析其对隧道结构的影响。对玄武湖隧道K1+276截面进行结构抗力检验，对比其结构承载力和结构抗力，得出弯矩图、剪力图、校核对比一览表，及截面结构受合力一览表。通过计算可知，隧道结构抗力大于荷载效应，且有较大的富余量，说明隧道结构可以承受装置的作用力。
3.2经济合理性
方案经济型与可行性直接相关，经经济型分析，含有“快递”装置的隧道在经济上有优势，装置费用仅占整个隧道建设费用的10%左右。从综合评价上，“快递”装置的经济效益显著，能够真正造福于普通民众。
3.3实施可行性
将“快递”装置的轨道安装在隧道正中的顶端，采用可绕载运小车旋转的横向吊车横梁，使车身吊具能够覆盖隧道内全部空间。载运装置在不使用时收缩于隧道顶上，不影响装置下方车辆正常行驶；抓取车辆时，通过旋转吊车横梁，利用升降装置将车身吊具下降至路面。在车辆运输的过程中，故障车辆悬空，并在隧道入口和装置上方进行限高提示。玄武湖隧道净空高度为5.5m左右，经过测算如图4，运输时故障车辆的轮胎与地面间可保证2.5m的净距。为不影响下部行驶车辆驾驶员的行车视觉，不至于产生恐惧感，载运小车的速度低于车辆正常行驶速度。该“快递”装置已经获得中华人民共和国国家知识产权局颁发的实用新型专利证书，装置在设计运行上可行。
图 4 载运装置运行时隧道净空高度图
四、结束语
城市隧道在城市交通网络中发挥着重要的作用。该隧道“快递”装置成本低、效率高，满足了城市隧道故障车辆的快速运输需求，缓解事故带来的交通拥堵，减轻隧道空气污染，无论是对于人、车、路还是环境都是十分重要和必要的。此外，装置节约大量的人力、物力和财力，通过电力操控，节能环保，不造成任何废物污染，值得在隧道建设过程中大力推广。
参考文献：
[1]吕成绪. 道路清障车扶正模型研究[J]. 现代交通技术，2012，（06）：71-73.
[2]. 机械设备[J]. 市政技术，2011，（01）：14-16.
[3]史云飞. 一款应用广泛的多功能重型清障车[J]. 专用汽车，2011，（03）：49-51.
[4]白陆. “六脉神剑”提高清障救援效率[J]. 交通世界（运输.车辆），2011，（06）：120-121.