城市裡過長隧道的時候為什麼容易堵車。而出了隧道，車流速度一下又很快了？

01-23

在二環線上限速70，進隧道60。隧道有五六公里。每次隧道入口就開始行車緩慢，堵好遠。進隧道基本上20-30碼行駛，有時甚至停下來。一到隧道出口，馬上就不堵了，車流加速很快。為什麼進隧道後不能保持相對靜止的行駛而保持較高的車速呢？同樣的車流量，為什麼在進隧道之前和之後，都保持高速，而隧道內卻很慢很慢。是什麼原因造成的呢？是隧道設計，還是隧道里最前面的司機開車的原因？

先說結論，因為隧道中或出入口附近存在「移動瓶頸」。下面做簡要分析。

首先解釋一下什麼是交通中的「瓶頸」。我們通過一個形象的例子就能理解。比如一根水管，正常情況下，打開水龍頭，水流就不斷地十分順暢地流出來，但是像一些年代比較老的水管，打開水龍頭經常會出現水斷斷續續流淌出來，還伴有"su""su"聲的現象。如果把這種水管拆開檢查，多半就發現裡面的管壁已經生鏽了，有的銹跡積累得還很多，所以水流當從上游輸送到管口時，不斷與這些內壁鏽蝕凸出的部分摩擦，導致水流不順暢。

在交通中，特別是城市環線道路、高速公路這樣的道路環境下，如果把水管看作道路，把水流看作由車輛組成的交通流，我們就不難理解某些擁堵現象為什麼發生了。比如在高速路上，很遠出的前車出現事故，當車流量巨大時往往波及到數公里外的上游車輛；或者道路某段施工，往往施工地點上游會出現大量且長時間的交通擁擠。那麼上面所說的例子里，造成交通事故的車輛，和施工地點這兩種東西，就是交通中最常見的「瓶頸」。借用

堵車有哪些原因？ - 城市中DD YY答案下的圖例，當一個交通事故發生時（或其他造成交通瓶頸的事件），一列車隊中有車停下，成了瓶頸，導致後來的車陸續減速。

後面該車恢復正常，開走以後，後續擁堵的車輛才逐漸加速開走。

有了瓶頸的概念，「移動瓶頸」就不難理解了。如果車輛發生事故，或者道路某個車道要施工，這兩種瓶頸相對於道路是靜止不動的（假設交通事故發生後車輛已停在路上），但還有一種瓶頸，比如我們有時候在高速公路或者城市快速路環線上開車，經常有大貨車，大客車擋道，開得很慢，當車很多，大家都超不了車時，只能慢慢得開。等有機會超過大車後，車速就能明顯提升。這種移動速度相對很慢的大車，就是交通中最常見的「移動瓶頸」，它相對道路並非靜止，但移動速度明顯慢於小汽車速度。

好，知道了「移動瓶頸」，隧道擁擠問題就能得到解釋。事實上能夠高速行駛的隧道也不是沒有，當車流很少時，車的間距比較大，交通中有個概念叫通行能力，用供需理論來說，這個時候我們說交通需求很小，遠遠沒有達到路段或隧道的通行能力，隧道擁擠的現象就不容易觀察到。不過，當上班早高峰時，或者晚高峰時，車輛往往變得很多，這時交通需求已經接近通行能力了。這時最明顯的變化就是，1.所有車道上都分布了車輛，2.一段路上車與車之間的距離（車間距）比較接近。這時，只要一隊車隊中的車，有任何一輛稍微減速，後車必然跟著減速，由此連帶到上游車輛都有減速行為發生，所以，我們處在上游，就能體會到這個減速過程的傳播。那麼，一隊車隊中最先減速的那輛車，當它速度降低時，就成為「移動瓶頸」，導致後面的車輛都跟著減速。在交通工程學裡有個運動波理論（Kinematic wave theory），還有跟馳理論，可以拿來解釋這種現象。在跟馳理論中，如果這個移動瓶頸（即那個率先減速的車輛）減速過猛，或者後面的車有的剎車反應比較大，剎車猛了，總之整個車隊反應程度較大（具體公式不列了，描述量為C），很有可能上游某輛車就和前車相撞了，如下圖所示。

裡面序號為1的車減速後，由於車隊整體的反應程度較大，後面當第8輛車減速後，第9輛車來不及反應就直接和8號車相撞了（具體的公式里C=0.80）。這可以用來建模分析許多隧道事故的發生。所幸在題主的問題中，沒有發生這種相撞的情況，可見當時車隊的反應程度沒有達到很高的水平。好了，現在我們關鍵的機理搞清楚了，知道了車流量接近通行能力時，車隊出現移動瓶頸是導致隧道阻塞的關鍵原因。我們再來看問題中說的

為什麼每次隧道入口就開始行車緩慢，堵好遠。一到隧道出口，馬上就不堵了，車流加速很快。

一般情況下，車輛在駛入隧道入口時，由於暗效應，駕駛員會提前減速以適應環境變化，在出口時，有的例子中駕駛員也會減速。因為按題主的描述，如果很長一段時期內，比如幾個月，一年下來都是車隊中每輛車在過了隧道出口後才能加速，那麼我們可以判定移動瓶頸的產生並非偶然，並非是因為人的不可控因素而在隊列中隨處產生（即不屬於幽靈堵塞現象(phantom traffic jam)）。由此可以推測隧道出口存在固定瓶頸。這可能和隧道設計有關係，比如若隧道出口是上坡，或者出口處有轉彎，或一些容易引起危險的構築物（這些都可以算作固定的瓶頸），駕駛員就傾向於減速，引起後來的車輛減速，當一輛減了速的車通過了隧道口的固定瓶頸，才能加速。但並不一定，或許該隧道出口光照的情況特殊使得駕駛員減速，這是外部環境的變化，不屬於隧道幾何設計問題，但沒準就能成為主因。故需要更詳細的實地調查才能得到更準確的結論。

綜合以上，我們得出結論：在一般情況下，引起隧道擁擠的直接原因是車流量近飽和情況下移動瓶頸的出現，但間接原因（根本原因）是隧道設計和外部環境形成的固定瓶頸。比如本題中的隧道，極有可能在出口附近的道路幾何設計上存在問題，有固定瓶頸。

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最後需要注意的是，並非所有的隧道都是以出口處的瓶頸為主，比如這個情況：

這張圖摘自

王雪松, 石琦, 高珍. 基於視頻數據的城市隧道交通運行特徵與安全研究[J]. 中國安全科學學報, 2011, 21(8):129-137.

在上海翔殷路隧道中，從一段時期內得到的隧道內平均車速分布圖中，我們看南線可以發現速度較高的區域集中在隧道中部，這說明隧道出口瓶頸影響程度不夠嚴重，否則便會和題主提到的隧道一樣，隧道內部擁堵較為嚴重。再看描述車輛擁擠程度的平均密度分布：

可以發現南北線在入口處的交通流密度尤其偏大，說明入口處車輛擁堵的情況更加嚴重，出口處略好，隧道中部未有明顯擁堵。這個例子中，瓶頸主要集中在南北線的入口附近，外部環境的光照和匝道是主要原因。而題主問題中的隧道，據上文推測，瓶頸的存在在入口和出口都有，這些固定瓶頸導致移動瓶頸產生，以至於全線擁堵。這兩個隧道的情況可以做一對比。