道路交通瓶颈是导致城市交通拥堵的主要原因之一。交通实测表明,在道路交通瓶颈附近往往会产生复杂的交通流现象。稳定均匀的自由车流到达瓶颈时受到扰动,从而演化成具有不同特征的交通拥挤。对于道路交通瓶颈附近所演化出的复杂、多变的交通流现象,至今人们仍有很多问题认识不清,一些现象的物理机理还有待人们深入探索。城市快速路匝道是最为典型和常见的交通瓶颈之一,本文利用元胞自动机理论对入匝道系统进行建模并通过计算机模拟,分析了车辆在匝道附近的交通行为,从理论角度出发,为入匝道系统中的交通信号灯设置提出了若干建议。本文的主要工作如下:1.在入匝道系统中,引入信号灯控制,通过信号灯来引导主道和匝道上的车辆通行,可以有效提高道路的通行能力。以往的研究只考虑了主道为单车道的情况,但单车道模型的一个不足之处就是不允许超车。本文引入合理的换道规则,将信号灯控制下的主道为单车道入匝道系统扩展到主道为双车道的入匝道系统,研究信号灯控制对主道为双车道入匝道系统交通特性的影响。通过数值模拟,分析了信号灯控制对主道与匝道的车流量、系统通行能力以及入匝道口处的车流平均速度的影响。通过相图比较,说明信号灯控制的双车道入匝道系统能模拟出比信号灯控制的单车道入匝道系统更加符合实际的交通流特性。与Jiang提出的主道为双车道无信号灯控制模型[Jiang R 2003 J.Phys.A 36 11713]结果相比,信号灯控制下的匝道系统的交通流状态得到改善并且道路通行能力有所提高。2.对于信号灯控制的入匝道系统,在以往的研究中,有些学者考虑了利用道路上的进车概率来判断信号灯时长。然而,车辆在入匝道口附近经常会发生复杂的交通现象,这种复杂的特性使得信号灯对车辆的控制也有很多不同的设置方法。基于此,本文考虑利用车辆排队长度来判断信号灯时长,采用这种基于排队长度的信号灯控制方式来引导道路上的车辆通行,分析了基于排队长度的信号灯控制对主道与匝道的车流量、系统通行能力的影响。模拟结果表明:与基于进车概率的信号灯控制系统相比,相图由原来的三个区域变成了四个区域,在新出现的Ⅳ区中,道路上的车流出现了新的特性。当主道与匝道都是拥挤流时,两条道路的流量都分别保持了常数值,不随主道与匝道的进车概率的增加而变化,这说明基于排队长度的信号灯控制使入匝道系统在演化过程中具有车流稳定性。