随着交通供需矛盾的日益突出,城市快速路系统的交通拥堵已成为我国各大城市面临的一个严峻问题,而交通瓶颈是导致拥堵产生的主要原因。本文正是以城市快速路交通瓶颈路段为研究对象,深入研究了判别交通流状态和解析拥堵机理的模型与方法,为城市快速路系统的交通管理与控制提供重要的参考和依据。为全面了解城市快速路交通流基本特征,从宏观和微观的角度归纳了交通流的基本参数,对各参数的特点和适用性进行了分析;结合交通流数据曲线关系图解析城市快速路交通流参数的特征,发现Van Aerde模型能更贴切而全面地描述城市快速路各交通流参数之间的关系。为分析城市快速路交通瓶颈路段的运动学波和通行能力,详细阐述了城市快速路交通瓶颈的概念,从交通流参数关系的角度出发,应用交通波理论分析瓶颈路段的交通波传播过程,发现交通拥堵与交通瓶颈处的通行能力密切相关;通过分析城市快速路通行能力的影响因素,构建并提出了交通瓶颈区域通行能力修正系数计算公式及仿真测算方法。围绕城市快速路交通流状态判别方法问题,运用尖点突变理论解释了城市快速路交通流运行特点,将“混沌状态”和“突变区间”的概念引入交通状态判别模型;构建基于尖点突变理论的交通流状态判别计算模型,通过确定混沌流状态速度和密度的上下阈值,以此用来判别自由流状态和拥堵流状态;结合仿真数据,给出了城市快速路交通流状态判别标准,实现评价和预警交通运行状态的目的。为探究城市快速路瓶颈路段交通流拥堵机理,基于VISSIM仿真平台获得的数据标定了研究路段的Van Aerde交通流模型基本参数;进而构建了适用于城市快速路交通瓶颈路段的拥堵蔓延速度、拥堵消散速度及拥堵排队长度预测这三大模型,并详细阐述模型相关参数的求解过程;通过实例探究交通拥堵蔓延速度和排队长度的特性,分析验证了模型的有效性和可靠性。