導語：近年來，我國交通基礎設施建設發展迅速，與此同時道路安全問題也日益凸顯。隨著我國高速公路建設重點向中西部地區轉移，公路線形也愈加受到了中西部地區惡劣地質地形條件的限制。在這種線形限制條件下，形成了較多的連續長下坡路段。貨車在連續長下坡路段下坡時，受交通環境影響，駕駛人會頻繁使用制動器進行減速，當制動器使用過熱時可能會導致制動失靈，進而可能會導致貨車發生追尾、碰撞護欄、沖出路基、側翻等交通事故，嚴重影響貨車的行駛安全。基于此，本文選取雅西高速拖烏山北坡交通特管區路段作為研究對象，收集斷面交通信息數據進行交通特管區設置方法及速度控制策略研究，以期為山區高速公路交通安全運營和管理提供研究依據，供大家參考借鑒。

雅西高速公路自然地理條件復雜，線形布設條件困難，線形指標不高，且出現了連續縱坡與隧道群等不利線形組合。本文選取的研究路段為51公里長的拖烏山北坡，是目前全國第一長大縱坡。為解決事故預防管控壓力，相關單位議定在拖烏山北坡設置交通特管區，通過研究此交通特管區的交通特性，分析交通特管區設置的合理性。

一、拖烏山北坡交通特管區概況

雅西高速拖烏山北坡交通特管區起于菩薩崗服務區附近（K2119），止于楠椏停車區附近（K2083），全長36km。特管區內實行嚴格的客分道行駛，左側為客車道，限速60~80km/h；右側為貨車道，限速60~70km/h。

圖1 拖烏山北坡交通特管區

基于特管區運行情況，需要獲取路段交通數據以進行特性分析。國內外目前主要通過道路布設的高清卡口系統獲取數據進行交通特性研究。高清卡口系統能夠詳細地記錄車輛軌跡等車流運行信息，該系統記錄的高清卡口數據可以研究交通狀態和潛在事故的內在機理。然而由于國內高速公路上檢測設備較為稀疏，不能支撐模型研判，這使得高密度的模型無法在這種條件下進行應用驗證。另一方面，許多研究指出速度離散性對于事故風險有著顯著影響，但是由于現有交通流數據多數來自于集計的線圈數據，速度離散性指標并沒有得到充分研究。

雅西高速共在拖烏山北坡交通特管區內布設4個高清卡口設備，分別位于K2114、K2110、K2088及K2084，記錄過往車輛信息及行駛狀況。其中測點K2114附近縱坡為-4.003%，平面線形為半徑420m、460m及870m的連續曲線路段；測點K2110附近縱坡為-3.995%，平面線形為半徑650m的曲線接直線路段；測點K2088附近縱坡為-2.8%，平面線形為半徑560m、620m的連續曲線接直線路段；測點K2084附近縱坡為-2.8%，平面線形為半徑347m的曲線接直線路段。各測點在交通特管區的分布情況如下圖2所示。本文基于2020年2月23日~2020年3月22日期間四個測點高清卡口的速度數據，對雅西高速拖烏山北坡交通特管區的速度整體分布以及離散特性進行分析。

圖2 拖烏山北坡交通特管區測速點分布

二、交通特管區貨車速度分布特性

速度-空間分布特性

1

? 速度變化情況——平均速度、85%位速度（V85）

根據觀測地點車速數據，分別統計計算不同測點斷面的平均速度及V85，以此觀察車輛在特管區行駛過程的速度變化情況，計算結果如圖3所示：

圖3 測點斷面速度變化

從上圖3可以看出，貨車平均速度從K2114處的60km/h逐漸下降到K2084的56km/h；V85速度從K2114處的65km/h逐漸下降到K2084的62km/h。可以看出，在交通特管區行駛時，隨著下坡距離的增長，貨車的速度逐漸降低。

? 速度分布情況——速度區間占比

將貨車在各測點斷面的速度按照10km/h一個區間進行劃分，統計不同速度區間車輛所占的比例，結果如圖4所示：

圖4 各測點速度區間分布

從上圖4可以看出，各測點速度區間比例最高的均為50~60km/h，分別占48.70%、55.65%、56.46%以及57.13%；遵循特管區限速（60~70km/h）行駛的車輛占比分別為41.62%、29.85%、23.14%以及20.77%；超速車（>70km/h）的比例分別為3.71%、2.26%、1.34%和1.92%；低速車（<40km/h及40~50km/h）的比例分別為0.69%、1.16%、1.50%和1.77%以及5.28%、11.08%、17.55%和18.40%。

可以看出，在交通特管區行駛的過程中，遵循限速行駛及超速車輛的比例逐漸減少，速度在較低區間（50~60km/h）及低速（<40及40~50km/h）行駛的車輛比例逐漸增加。由此可見，隨著下坡距離的增加，貨車行駛速度在整體上向低速發展，與斷面變化情況一致。

速度-時間分布特性

2

? 24小時分布特性

● 速度變化情況——平均速度、85%位速度（V85）

統計并計算一天24小時內車輛平均速度及V 85 速度，以觀察貨車不同時間段內在交通特管區行駛時的速度變化情況。將所有數據按照時間劃分為四個時間段進行統計計算：凌晨（0:00~6:00）、上午（6:00~12:00）、下午（12:00~18:00）以及晚上（18:00~24:00），計算結果如圖5所示：

圖5 各測點速度隨時間變化圖

從貨車速度隨時間的變化趨勢可以看出，夜間（18:00~06:00）的V85速度和平均速度均稍小于白天（6:00~18:00），相較于白天，四個測點夜間V85速度和平均速度分別平均下降了3.25km/h和5.25km/h，原因可能是夜間行車光線較弱，視距變短，駕駛人的感知能力和判斷能力下降，加之處于長大下坡路段，駕駛人通常會采取比白天更為謹慎的駕駛操作。但整體上來看，運行速度和平均速度隨時間的變化幅度較小。

● 速度區間分布

以10km/h為一個區間進行劃分，統計不同時段不同速度區間車輛所占的比例，進一步分析各測點速度隨時間的分布情況。如圖6所示：

圖6 各測點不同時間段的速度區間分布情況

總體來看，不同時段各測點速度區間所占比例最大的均為50~60km/h，其次為60~70km/h及40~50km/h，<40km/h、70~80km/h及＞80km/h速度區間的比例最小，均小于5%。

相較于白天，夜間速度區間在50km/h以下的車輛比例增長了9.45%；在50~60km/h內的比例增長了4.67%；60~70km/h內的比例降低了12.07%；70km/h以上的比例降低了2.05%。由此可見，各測點速度時間分布基本為夜間低速車（<50km/h）及較低速車（50~60km/h）比例較高，白天正常速度區間（60 ~70km/h）及超速車（>70km/h）車輛占比較高。

?高/低峰小時分布特性

● 高/低峰時段的選取

分別統計不同測點單個小時時段的貨車交通量，以此選擇一天中的高峰及低峰時段。由于提供的四個測點數據中貨車交通量存在較大差異（分別為15785、20258、30534和9476輛），為了更清楚地觀測不同測點各時段的交通量分布情況，將各測點交通量乘以一定的調整系數，使各測點的交通總量相同。統計結果如圖7所示：

圖7 各測點不同時間段的交通量分布情況

根據上圖7可以看出，凌晨的交通量整體較低，4~6點最小；早上時段中9:00~11:00的交通量最大，下午16:00~18:00為全天交通量最大時段，晚上時段中18:00~20:00的交通量最大。因此，分別選擇9:00~11:00、16:00~18:00及18:00~20:00為高峰小時段，4:00~6:00為低峰小時段。

● 速度變化情況--平均速度、85%位速度（V85）

同樣，分別統計并計算各個測點高峰時段內和低峰時段內車輛的平均速度及V 85 速度，以觀察貨車在不同交通量狀態下特管區行駛時的速度變化情況。統計結果如圖8所示：

圖8 各測點高低峰時段速度變化圖

由上圖8可以看出，高低峰時段內各測點V85速度均在61~66km/h之間，平均速度在54~61km/h之間。

● 速度區間分布

進一步以10km/h為一個區間進行劃分，統計高低峰時段不同速度區間車輛所占的比例，并與24小時不同速度區間的分布情況對比。24小時時間段、高峰/低峰小時段各速度區間占比情況分別如表1和表2所示：

通過對比，發現高峰/低峰小時段與24小時時間段的速度變化情況以及各速度區間的分布情況基本相同，從白天到夜間，速度未隨著交通量的減少而逐漸升高，卻表現出低速車（<50km/h）與較低速度車（60~70km/h）的比例逐漸增加，高速車的比例逐漸減少的特性，導致平均速度和V85速度均有一定的下降。可以看出，速度整體上隨時間的變化較大，但速度受交通量的影響則并不明顯。

速度-駕駛人分布特性

3

? 速度——駕駛人分布特性

考慮到不同地區駕駛人對交通特管區路段的熟悉程度不同，將車輛按歸屬地分為川籍車和外籍車兩大類，分析不同地區的駕駛人在該路段行駛的差異。具體分析結果如下。

● 速度變化情況--平均速度、85%位速度（V85）

根據測速點位置及車速數據，分別統計不同測點斷面川籍車及外籍車的平均速度和V85速度，以此分析車輛在特管區行駛過程的速度變化情況。統計結果如下圖9所示：

圖9 不同地區車輛平均速度、V85變化趨勢圖

根據不同地區車輛的平均速度及V85速度變化趨勢圖，可以得出如下結論：

①川籍車、外籍車的平均速度、V85速度均隨著在特管區行駛距離的增長，呈降低趨勢，這與前文分析趨勢一致。但外籍車下降的程度比從川籍車更大；

②各測速點川籍車的平均速度、V85速度均大于外籍車。相較于川籍車，外籍車速度平均分別低2.75km/h和1.5km/h；此外，可以看出，隨著下坡距離的增長，川籍車與外籍車之間速度的差異逐漸增大。

● 速度分布情況——速度區間占比

將兩種類型車輛在各測點斷面的速度按照10km/h一個區間進行劃分，統計不同速度區間車輛所占的比例，再對每一速度區間在四個測速點的比例取平均值，結果如圖10所示：

圖10 各測點速度區間分布

從上圖10可以看出，川籍車高速車（大于60 km/h）的平均占比要較外籍車大，同時外籍車低速車（小于60 km/h）的平均占比要較川籍車大。

相較于川籍車，外籍車>70km/h及60~70km/h區間車輛比例分別低1.02%和14.82%，而50~60km/h及<50km/h區間的車輛比例分別高8.13%和7.71%，由此可見，更多的外籍車會以相對較低的速度在交通特管區域行駛；這導致外籍車在特管區行駛的速度在整體上要比川籍車低，在交通量較大的情況下，以較低速度行駛的外籍車輛可能會導致川籍車被迫降速跟車行駛。

特管區貨車速度離散特性

4

車輛速度離散是指個體車輛在行駛過程中表現出的速度差異，這種差異是駕駛人主觀選擇的結果，如果這種差異過大則會導致事故率的上升以及交通流的紊亂，不利于交通安全。因此，研究速度離散現象對于加強對道路交通安全，特別是高速公路交通安全，有著重要的意義。

研究交通流車速離散性的特征及分布規律，有必要首先給出車速離散度的定義。基于目前已知的車速離散性相關領域的研究成果，提出三種車速離散度的描述方式：標準差(以下簡稱“SD”)、第85%位速度與15位速度差和平均鄰車速差(以下簡稱“ASD”)。

● 速度標準差SD

車速標準差與交通流的密度、速度，以及交通事故率之問存在聯系；另一方面，標準差具有簡潔的形式和明顯的統計學意義。因此，用車速標準差定義車速的離散程度具有合理性。設統計時間間隔內有n輛車通過觀測地點，則用標準差定義的車速離散度具有如下形式：

(1)

式中，vi 為第i輛車的速度，為統計時間內的n輛車的平均車速。

● 第85%位速度與15%位速度差

在車輛速度分布研究過程中，研究人員發現速度累計頻率分布曲線上，第85%位車速和15%位車速是速度分布研究過程中常用到的兩個參數。因此在本文中，以85%位速度與15%位速度的極差來定義速度離散程度，并反映速度分布范圍的程度。85%位速度與15%速度差的表達式如下：

式中，V85為第85%位速度，V15為第15%位速度。

● 平均鄰車速差ASD

將統計間隔內通過觀測地點的n輛車相鄰兩車速度差值的平均值定義為該統計間隔內交通流的車速離散度，計算公式如下：

(3)

式中，vi 為第i輛車的速度，vi 為第i+1輛車的速度。

平均速差的車速離散度定義具有明顯的物理意義,一定程度上能夠反映相鄰車輛之間的相互作用。由于平均鄰車速差能夠反映相鄰車輛之間的相互作用，因此高峰/低峰小時速度離散性指標選取速度標準差SD和平均鄰速差ASD，其余離散性分析指標均選取標準差SD和第85%位速度與15%位速度差V85-V15。

?空間——速度離散特性

根據所提供的速度數據，分別計算各測點的車速標準差SD和第85%位速度與15%位速度差，結果如下圖11所示：

圖11 各測點速度離散性變化圖

從上圖11可以看出，雅西高速拖烏山北坡交通特管區各測速點的車速標準差均在6.11~6.89之間，V85-V15在11~13km/h之間。隨著下坡距離的增長，速度離散性逐漸增加，但增長的幅度較小。

? 時間——速度離散特性（高峰/低峰小時）

根據所提供的速度數據，分別計算各測點高峰和低峰時段的車速標準差SD和平均鄰車速差ASD。結果如下圖12所示。

圖12 各測點高峰/低峰速度離散性變化圖

從上圖12可以看出，除K2084測點低峰時段4~6時的速度離散性較高外，標準差及平均相鄰速差分別為8.67和9.16，其余時段的SD和ASD均在5.5~7.0之間；從整體趨勢上來看，速度離散性隨著交通量的增大而逐漸減小。

?川籍車/外籍車——速度離散特性

根據所提供的速度數據，分別計算不同地區牌照車輛的車速標準差SD和平均鄰車速差ASD，結果如下圖13所示：

圖13 各測點川籍車/外籍車速度離散性變化圖

從上圖13可以看出：各測點川籍車和外籍車速度標準差分別在5.94~6.56和6.25~6.94之間；V85-V15分別在10~12km/h和11~14km/h之間。各測點川籍車的速度標準差及V85-V15均小于外籍車。因此，川籍車整體速度離散性小于外籍車。

從上述離散性分析可以看出，各測點、高峰/低峰時間段及不同地區車輛的速度標準差及相鄰車速差大多都在6.0~7.0之間，V85-V15均在10~15km/h之間，通過對比其他高速公路的速度離散性數據，可以發現，雅西高速拖烏山北坡交通特管區的速度離散指標均處在較低的范圍，速度離散性較小。因此，交通特管區嚴格的分車道分車型限速措施能夠很好地減小車輛之間的速度差異，降低因速度離散性過大而發生事故的概率。

三、對比分析

速度特性對比分析

1

研究顯示，車輛的運行速度會隨著路段限速值的增加而增加，車輛的運行速度并非一個靜止的點，而是一個隨限速的變化而不斷變化的點。為探索貨車運行速度與路段限速值的關系，本文根據交警部門提供的雅西高速靈山路段（K2156+400，成都至西昌方向，客貨車道最高限速90km/h）高清卡口獲取的速度數據，結合前文對交通特管區（貨車道最高限速70km/h，最低限速60km/h）貨車速度特性的分析，對不同限速條件下貨車的運行速度進行對比分析。

?整體速度特性

根據交警提供的速度數據，通過處理計算得到K2156+400處貨車的平均速度、運行速度、速度標準差及V85-V15等速度特征值，與拖烏山特管區測點的速度特征值對比如下表3所示：

由上表3可以看出，K2156+400處貨車平均速度為77.54km/h，運行速度為86km/h，速度標準差為8.749，V85-V15為15km/h。對比拖烏山北坡交通特管區的貨車速度特征值，可以看出，貨車的平均速度及運行速度始終小于路段的限速值，并會隨著路段限速值的的增加而增加；速度標準差、V85-V15值也均隨著限速值的增加而增加；隨著運行速度的提高，路段貨車速度的離散性逐漸增大。

將貨車在各測點斷面的速度按照10km/h一個區間進行劃分，統計不同速度區間車輛所占的比例，結果如下圖14所示：

圖14 K2156+400處速度區間分布

由上圖14可以看出，小于60km/h、60~70km/h、70~80km/h、80~90km/h、大于90km/h速度區間車輛占比分別為1.76%、16.88%、50.00%、24.74%及6.62%。可以看出，大部分車輛的運行速度都位于80~90km/h的區間內，占比達到50.00%，其次為70~80km/h區間，速度較低區間（＜60km/h）及超速車輛的比例較小，分別為1.76%和6.62%。K2156+400與拖烏山北坡交通特管區車輛速度區間分布對比如下表4所示。

由上表4可以看出，貨車的運行速度均集中于路段限速值-20km/h的區間內，占比分別達到74.74%，90.32%、85.50%、79.60%及77.90%。速度較低（低于限速值20km/h）及超速區間車輛比例較小，占比均不超過30%。

?時間分布特性對比分析

統計并計算K2156+400處一天24小時內車輛平均速度及V85速度，以觀察貨車不同時間段內行駛時的速度變化情況。將所有數據按照時間劃分為四個時間段進行統計計算：凌晨（0:00~6:00）、上午（6:00~12:00）、下午（12:00~18:00）以及晚上（18:00~24:00）。計算結果如下圖15所示。

圖15 K2156+400處速度隨時間變化圖

由上圖15可知，K2156+400處貨車不同時間段的平均速度在76~79km/h之間，運行速度在84~87km/h之間；對比分析發現，不同于拖烏山北坡交通特管區不同時間段貨車的速度，相較于白天（6:00~18:00），此路段夜間（18:00~24:00）貨車的行車速度反而有一定的提高。

? 川籍車/外籍車分布特性對比分析

將車輛按歸屬地分為川籍車和外籍車兩大類，通過對數據進行處理計算，K2156+400處川籍車平均速度和V85速度分別為78.74km/h、87km/h；非川籍車平均速度和V85速度分別為75.76km/h、83km/h。與特管區相同，川籍車的平均速度和V85速度均大于非川籍車。

進一步對兩種類型車輛在各測點斷面的速度按照10km/h一個區間進行劃分，統計不同速度區間車輛所占的比例，結果如下表5所示：

可以看出，相較于川籍車，更多的外籍車會選擇較低的運行速度，表現為外籍車較低速度區間（＜60、60~70、70~80km/h）的比例相比川籍車較大，川籍車較高速度區間（80~90、＞90km/h）的比例相比外籍車較大。與特管區此類速度區間分布特征相同，說明在不同限速條件下，對路段熟悉程度都會影響貨車駕駛人對速度的選擇。

交通特管區設置前后交通事故對比分析

2

收集特管區設置前后交通事故數據，分析交通特管區路段內逐年事故率及事故嚴重程度如下圖16所示：

圖16 交通特管區路段內逐年事故數、事故率及傷亡事故數圖

由上圖16可以看出，在交通特管區實行前，路段的平均百萬車事故率為0.83次/公里，運營期間特管區內共通行車輛175.2萬臺次，半年內的百萬車平均事故率降低至0.17次/公里，且均為簡易程序事故，與2015、2016、2017年度同比分別下降了57.5%、48.5%和48.5%，其中中重型貨運車輛發生事故4起，貨車交通事故占比下降至10.3%。此外，事故嚴重程度也下降明顯，在交通特管區實行前，路段的平均傷亡事故占比為0.15%，設立交通特管區后，每年涉及傷亡的事故數均在2起以內，傷亡事故占比也控制在0.1%以內，涉及傷亡事故占比相較2016、2017和2018上半年度同比分別下降了61%、51%和60%。以上數據說明，交通特管區的設置可以有效降低交通事故率及事故嚴重程度，大幅提高長大下坡路段行車安全性。

四、交通特管區設置方法

從上節對比分析可以得出，雅西交通特管區的設置對提升長大下坡路段行車安全性是行之有效的。以此特管區設置過程為基礎，依據上文速度特性分析，結合山區高速公路復雜線形及交通組成等條件，可得出交通特管區設置原則如下：

（1）依據路段交通事故率及嚴重程度，結合《公路路線設計規范》（JTG D20-2017）中8.3.5規定：高速公路、一級公路連續長、陡下坡路段的平均坡度與連續坡長不宜超過表8.3.5的規定；超過時，應進行交通安全性評價，提出路段速度控制和通行管理方案，完善交通工程和安全設施，并論證增設貨車強制停車區。可提出是否應設置交通特管區；

（2）從山區高速公路平縱面線形及其組合形式，探討是否存在影響車輛高速行駛的線形條件；

（3）檢查路段是否存在較多路段不滿足限速條件下的停車視距，以論證是否應該調整限速值；

（4）考慮長陡坡路段客貨運行速度差較大，為進一步提升該路段的通行效率及行車安全性，山區高速公路中的連續長陡坡路段，應進一步考慮該路段客貨車間的影響，是否需要進行客貨車分車道行駛；

（5）分析山區高速公路現有構造物，如停車區、避險車道等，以及交通安全設施設置情況，論證路段是否可以滿足車輛緊急避險及通行安全需求；

（6）特管區設置滿足一定時間后，應分析設置前后的交通安全提升程度，以此來說明特管區設置的合理性。

綜上所述，當山區高速公路存在以上不良交通及線形條件時，應當按照上述步驟及原則進行論證分析，從線形、視距、構造物設置、交安措施等四方面出發，提出交通特管區設置建議。

同時基于上文速度分析，可以看出，雅西高速拖烏山北坡交通特管區內貨車速度離散性較低，能夠有效地降低事故發生的可能，但是由于交通特管區處于長下坡路段，司機通常會采取較為謹慎的駕駛措施，偏低的限速值會導致部分駕駛人選擇以更低的速度行駛。此外，外籍車由于不熟悉路況，會選擇更低的速度行駛，導致特管區內低速區間的車輛較多，且隨著下坡距離的增長，逐漸增多。因此有如下建議：

（1）應論證交通特管區內應適當提速的可行性，將貨車道的限速值調整為60~80km/h，客車道的限速值隨之調整為60~90km/h；

（2）加強對外籍車的的宣傳及管理，并進一步加強對下坡范圍內正確駕駛操作及安全保障措施的宣傳；

（3）應進一步研究特管區內惡劣天氣條件下可變限速及分路段、分時段的限速方案。

五、結論

本文通過對雅西高速拖烏山北坡交通特管區的速度整體分布特性分析及速度離散性分析，可以得出如下結論：

（1）在交通特管區行駛的過程中，隨著下坡距離的增長，貨車速度逐漸降低。整體上低速車輛的比例逐漸增大，正常速度車輛的比例逐漸減小；

（2）夜間車輛的行駛速度較白天有一定的下降。在高峰/低峰小時段的速度分布情況與24小時時間段內基本一致，可以看出，交通量對速度的影響較小；

（3）川籍車在交通特管區內行駛的速度大于外籍車。相較于川籍車，更多的外籍車會以較低的速度區間在交通特管區內行駛。因此，對路段的熟悉程度會顯著影響貨車的行駛速度。同時通過與K2156+400行車速度對比分析可以看出，在不同的限速條件下，對路段的熟悉程度也會顯著影響貨車的行駛速度；

（4）雅西高速拖烏山北坡交通特管區的速度的離散性指標值均在較小的范圍，整體的速度離散程度較低，可以看出，客貨車分道行駛及限速措施能夠有效地降低速度的離散性，降低事故風險；

（5）貨車的運行速度會隨著路段限速值的變化而變化。當路段限速值提高時，貨車的平均速度及運行速度均會相應地提高。而且隨著運行速度的提高，速度的離散程度逐漸增加；

（6）特管區設置可以有效提升長大下坡交通安全性，依據速度特性分析，結合山區高速公路復雜線形及交通組成等條件，得到了交通特管區設置方法。

（文 / 長安大學公路學院 張馳；四川省公安廳交通警察總隊高速公路二支隊 王銳；西安長安大學工程設計研究院有限公司 劉時雨 賀九平；原載于《道路交通科學技術》雜志，2023年第6期）

編校 | 張翼飛 蔣莉莉

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