目前，随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，道路交通流量迅速增加，道路交通拥塞及相应的环境污染问题越发显著，引起众多科研工作者的关注。就我国道路交通运输而言，由于一方面人口众多、交通工具多样化，道路上车辆行驶状况复杂；另一方面交通运输基础设施短缺、缺乏科学的交通规划，存在管理技术落后、交通设施利用率低等问题，致使交通拥堵日益严重、交通事故频发，加剧了交通问题的尖锐性。本文中，在对元胞自动机理论做了简要介绍后，主要围绕双向交通流模型的研究展开。在我国城郊结合地区，存在着大量的低等级公路交通系统，其道上大多是各种不同性能、大小的车辆混合行驶的交通流状态，因此，探索双向交通流的基本规律有助于改善道路交通状况，完善路网整体规划，具有重要的现实意义。文中要点概括如下：(1)利用元胞自动机方法，建立了郑容森等人提出的双向交通流模型，在分析该模型的车辆转道规则基础上，考虑驾驶员转道特性，结合实际车辆运行情况，提出均一车辆双向交通流模型两种新的车辆转道规则，并且变换系统密度，得出了不同转道规则对应的交通流基本图。模拟结果表明，当逆行道密度比较低时,与单车道模型相比，两种新规则均能够提高母车道的车辆通行能力，且通过选择合适的模型参数，模拟结果数值上与实测数据近似。(2)在已有双向两车道混合交通流模型基础上，采用新提出的车辆转道规则，即考虑取消对低速车队列的限制，并引入转道车辆邻道后方安全距的新概念，建立一种新的双向交通流元胞自动机模型。在周期性边界条件下，数值模拟了改进模型的交通流基本图，并进行了对比。模拟结果表明，改进的模型表现出新的特性，混合交通流中，慢车的出现、两车道初始密度不均匀分布对双向交通流都有显著的影响。(3)在开放性边界条件下，采用改进的双向两车道混合交通流模型，数值模拟了改进模型的交通流基本图，并分析和讨论了边界在全开放状态和部分开放状态下，系统从自由运动相转化为最大流量相，或从自由运动相转化为阻塞相的特性，以及双向交通流之间的车道耦合性，并进行了对比。比较结果表明，在不同的边界开放状态下，系统的临界点是不同的，系统特性也有着显著变化；不同车辆混合比例下的交通流基本性质一致，但临界值不同。(4)在开放性边界条件下，基于改进的双向两车道交通流模型，建立两条独立运行的干道与两条允许超车运行的支道交叉的T型口交通流模型。干、支道顺向行驶车辆以NS规则运行，数值模拟了在干、支道不同注入概率条件下各车道的交通流基本图。模拟结果表明，交叉路口的存在对干、支道交通流都产生影响；干、支道注入概率的临界值不同，干道对支道交通流的影响强于支道对干道交通流的影响。最后，总结了本文的工作，并指出有待进一步研究的问题。