随着信息技术的快速发展，车辆自动化和通信系统(Vehicle Automation and Communication System, VACS)有望在不远的将来为缓解交通拥堵、提升交通安全和降低环境污染等带来新的契机。然而，由于VACS技术目前尚未成熟普及，为了预测和提前应对VACS部署过程中可能出现的各种交通问题，仿真技术成为重要的实验手段和工具。在交通仿真中，相较于中、微观仿真，宏观交通仿真具有计算速度快、参数个数少、易于标定、参数可分路段设定、搭建成本低等优点，在大尺度路网仿真中显示出巨大的潜力。因此本文主要致力于构建一种可以应用于VACS环境下的宏观交通流仿真模型，对模型的性能进行测试，并给出VACS环境下的优化控制案例。
　　首先，本文从宏观交通流模型的研究现状(技术供给)和VACS子系统功能及分类(仿真需求)两方面进行分析，总结出技术供给的不足和仿真需求的重点，即：建立一种能够反映交通流的混合特性(普通车辆与VACS车辆)、能够对复杂交通特征具有良好包容性、并能够实现多种VACS子系统相关功能的多用户多车道元胞传输模型(Multi-User Multi-Lane Cell Transmission Model，MUMLCTM)。MUMLCTM在经典多车道CTM模型基础上做了以下三方面的改进：1)引入了混行等效干扰的概念，通过混入车在车道上的分布情况，定义混入用户对一般用户的干扰程度和对整个车流运行的影响；2)在速度-密度基本关系中引入混入用户渗入率的概念，使得模型可以适应VACS普及过程中，不同发展阶段交通流组成的变化情况；3)在基本图中引入可变通行能力的概念，重新定义发送和接收函数，使其能够适应通行能力下降(Capacity-Drop)和早发性失效(Early-Onset)等交通现象。接着，为了验证所提出的MUMLCTM模型的合理性和有效性，利用上海快速路实际数据，分别建立了混合交通流(普通车辆区分多种类型驾驶员)条件下的MUMLCTM模型、均质交通流(普通车辆不区分驾驶员类型)条件下的MUMLCTM模型和多车道CTM模型这三个仿真场景，对比三者的仿真能力和特点。然后，利用均质交通流MUMLCTM作为基础模型，通过参数敏感性分析进行了两个实验：分别测试VACS环境下，不同的VACS车渗入率和不同的混行程度对交通流运行的影响。最后，针对所建立的仿真场景，本文给出了一个VACS优化控制的实例，综合运用车道管理、速度引导和横向换道控制等手段，建立了一个综合优化控制系统，以降低拥堵，提升整个系统的运行效率。
　　本研究提出的MUMLCTM模型经过多次测试与验证表明，该模型对目前快速路交通场景的仿真具有较强的适用性，相较于多车道CTM模型具有更优的仿真精度和更丰富的交通流模拟能力。同时，MUMLCTM模型还适用于VACS环境下不同VACS车渗入率水平下的混合交通流的仿真；进一步利用MUMLCTM模型对测试地点建立的综合优化控制体系，可以综合利用多种控制手段，有效缓解系统的拥堵。综上所述，本文提出的MUMLCTM模型可以基本满足VACS环境下的仿真需求，具有一定的理论和现实意义。