随着经济的快速发展和城市化的不断推进,机动车保有量持续增长,城市道路的负荷不断加重,导致城市交通受到越来越严峻的考验,交通拥堵问题也越来越严重。如何合理规划交通资源和缓解城市交通拥堵问题,已经成为当今社会亟需解决的难题之一。交通流模型研究能够为道路的合理规划和交通系统的控制和管理提供理论依据,有助于缓解和抑制交通拥堵。在微观交通流模型研究中,TASEP模型和NaSch模型是两个常见的模型。TASEP模型相对简单,能够在整体上刻画车辆的运动模式;而NaSch模型加入了一些更具体的因素,能够模拟车辆加速减速等过程。目前大部分的微观交通流模型研究都集中在一维结构和简单网络上,而没有考虑城市路网的多层性。本文针对这一问题,提出了基于多层网络的TASEP模型和含长程连边的曼哈顿型城市网络模型,并详细分析了多层性对交通流特性的影响。本文的主要工作如下:1.针对传统有关TASEP模型的研究均基于一维结构或简单网络结构的问题,提出了基于多层网络的TASEP模型。该模型通过对不同类型的链路设置不同“速度”,即跳跃概率,使网络具有多层性。首先,通过平均场理论解析获得了流量-密度关系的理论解,理论结果与模拟结果能够很好地吻合。然后,通过大量模拟研究了网络的多层性对流量-密度关系的影响,研究发现提高部分路段速度可能会导致全局交通状况变差。最后,通过将高速段上下游分为四类,详细分析段密度分布,解释了这种现象产生的原因。2.针对传统有关NaSch模型的研究集中于一维或简单网络结构的问题,提出了含长程连边的曼哈顿型城市网络模型。该模型通过为长程连边和曼哈顿型城市网络设置不同“速度”使得路网具有多层性,同时,为交叉路口设置交通信号灯,为车辆设置OD属性(即车辆沿着最短路径从起点运动到终点)。然后,通过大量模拟研究了多层性对流量-密度、速度-密度、拥堵中心和拥堵程度的影响。研究发现,随机添加少量长程连边反而使路网整体性能下降。最后,通过分析不同长程连边数和不同状态下的路段密度分布来分析产生这种现象的原因。3.基于多层网络的TASEP模型和含长程连边的曼哈顿型城市网络模型,设计并实现了交通流仿真系统。系统通过将密度等参数输入到模型中,得到网络的流量-密度关系、密度分布等交通流特性。