山区高速公路由于受地形、地貌、地质条件，环境保护，工程施工等因素限制，经常采用较大和较长的纵坡或组合坡段，从而形成了爬坡路段。在爬坡路段上，大型车辆因其爬坡能力不足造成的速度折减现象，对道路通行能力和交通安全的影响很大，而设置爬坡车道是解决以上问题的有效手段。但国内在爬坡车道设置方面还存在一些不足之处。本文对高速公路爬坡车道设置效果进行了较为系统的研究，通过论证爬坡车道设置的合理性与有效性，为爬坡车道设置提供借鉴与指导作用，确保爬坡车道设置科学、合理，进而提高高速公路的通行能力、服务水平和交通安全水平。爬坡路段交通特性分析及其仿真模型建立。本文给出了基于爬坡路段通行能力分析的车型分类方法，并确定了车辆折算系数；接着分析了爬坡路段上小型车与大型车的运行特性以及对其交通流造成的影响；通过对爬坡车道设置条件及其设置效果分析技术的分析，引出了元胞自动机模型；接着介绍了元胞自动机的基本原理和常用的交通流元胞自动机模型；在原有模型的基础上，针对爬坡路段的特性，引入了纵坡度与大型车，并在慢化概率与车辆离去概率以及换车道条件中引入了运行速度，建立了爬坡路段交通流元胞自动机模型。道路与交通条件对爬坡路段通行能力影响研究。首先介绍通行能力和服务水平的相关概念；接着对爬坡路段通行能力的影响因素进行分析，依据爬坡路段交通流元胞自动机模型，运用Matlab软件模拟车辆在爬坡路段上的交通流状况，根据计算机模拟结果，分析了车道数、坡度、坡长、交通量、车速、大车混入率六个因素对爬坡路段通行能力的影响。爬坡车道设置效果分析。首先对文中爬坡车道设置效果的概念进行了界定，根据修改的爬坡路段交通流元胞自动机模型，针对相同的道路与交通条件，对增设爬坡车道后的交通流状况进行了仿真，根据仿真结果，分别对单向双车道和单向三车道增设一条爬坡车道后的效果进行了分析，以及对两者进行了对比分析，并给出了一些关于高速公路设计的建议。