近年来,随着城市人口与机动车保有量的不断增加,城市交通拥堵已经极大的影响了城市居民的生活质量,同时给城市道路资源以及城市经济造成了极大浪费。城市道路交通拥堵根据发生原因可以分为常发性拥堵与偶发性拥堵,常发性拥堵具有规律性,可以根据调查数据和经验进行预判并采取控制措施。而偶发性拥堵在发生的时间和空间上具有随机性,同时具有极大的衍生性,其造成的影响往往相较常发性拥堵更大。目前,国内外许多学者都致力于偶发性拥堵问题的研究,并取得一定成果。解决城市交通拥堵的关键是深入理解城市交通拥堵的形成机理与演变规律,从而制定科学的管理控制策略。城市偶发性拥堵因其突发性和偶然性使得人们对其发生的时间与地点很难未卜先知,给拥堵疏散工作带来了极大不便,对城市道路网危害也非常严重。本文研究了城市道路偶发性拥堵的行为演变规律,分析了偶发性拥堵的诱发因素及影响源重要度,建立描述偶发性拥堵引起的交通流特征变化和传播模型,针对偶发性交通拥堵诱发的道路瓶颈现象,在Nagel Schreckenberg(NS)模型的基础上结合驾驶员在瓶颈现象发生前后的行为变化,提出一种优化的元胞自动机模型,并以此改进的模型为基础分析了在主干道偶发性拥堵产生瓶颈时上、下游路段交通流的传播规律,并利用此模型分析了在偶发性拥堵发生时在不同车辆密度、换道概率、随机慢化概率、拥堵车道数下对排队数据产生的影响。本文第一章叙述了城市道路偶发性拥堵传播规律的研究背景和意义,重点分析讨论了国内外的研究现状、实际应用中的一些研究成果和交通流仿真的方法讨论。第二章首先介绍了城市交通拥堵形成的影响源和分类,利用激波理论对城市道路偶发性拥堵影响源重要度和传播规律所产生的影响进行了简单的分析研究。第三章介绍了道路交通状态特性,主要叙述了城市交通道路的分类和道路交通参数选取的基本原则,不同道路交通流的特点比较,并且介绍了道路交通状态的测量方法。第四章首先讨论了经典的元胞自动机交通流模型,然后以这些模型为基础建立改进的元胞自动机模型对道路交通偶发性拥堵进行建模,针对驾驶员行为因素的影响对车辆换道规则、车辆跟车行为进行了优化,并对城市主干道、次干道、快速路和不同的拥堵区域分别建立了模型。第五章对不同道路情况下的偶发性交通拥堵的交通参数和排队长度进行仿真分析。并比较分析了在不同密度、车道数、换道概率等参数影响下对拥堵造成的不同影响,同时验证了模型的可行性。