城市道路交通拥塞问题是制约城市经济发展、降低人民生活质量,削弱经济活力的瓶颈之一,是人们关注的民生焦点问题。近些年交通拥塞也在二线、三线城市蔓延开来,对交通拥塞的扩散规律和控制疏导优化策略进行研究对缓解城市交通拥塞,提升路网服务能力,增强人民的获得感和幸福感具有重要的意义。随着城市的发展,交通系统也变得愈发的复杂,本文针对当前城市交通拥塞的辐射蔓延和路网服务效能低下问题结合交通拥塞的变化发展规律和大数据技术,建立了交通拥塞环境下的车辆运行风险识别模型,构建了交通拥塞辐射蔓延模型,分析了路网服务能力退化演变过程,提出了路网交通拥塞控制分区方法,建立了交通拥塞控制及疏导优化模型,本论文主要的工作及科研成果主要有以下四个方面:(1)从交通供求、交通管理、交通规划三方面对交通拥塞的致因进行了分析,对本文的交通拥塞进行定义,分析了交通拥塞时空分布规律和拥塞环境下的交通流特性,并以昆明为例,建立基于主成分分析理论的交通拥塞影响因素分析模型。(2)总结归纳常用的路网交通拥塞评价指标体系,对其优缺点进行分析。将交通拥塞环境下的车辆运行风险解析为拥塞形成和拥塞消散过程中的风险,基于改进的BP神经网络构建了交通拥塞环境下的车辆运行风险识别模型,并对各指标的影响程度进行分析。(3)通过网络爬虫等大数据技术,在在线地图上爬取交通态势数据并且结合其他交通信息数据,将路网中交通拥塞扩散蔓延问题抽象为毒气在空气中的泄露扩散和病毒的传播蔓延,分别建立了基于高斯烟雨模型和基于SIR的交通拥塞辐射扩散模型和交通拥塞的传播模型,并对实例进行应用,将其分别与高德地图预测结果和实际情况进行对比,模型的预测精度要更高。在辐射扩散模型的基础上,结合材料力学中的切应力理论,分析了交通拥塞对路网服务能力退化影响过程,提出了路网关键路段识别方法。(4)对城市路网交通拥塞进行分区治理,分别提出了基于Ncut理论和路段关联度模型的交通小区划分方法,在此基础上利用宏观基本图特性建立路网交通拥塞控制模型,建立基于双层规划理论的交通拥塞疏导优化模型,并对模型进行仿真验证,模型对交通拥塞的控制效果明显优于实际方案的控制效果。本文对交通拥塞致因、拥塞环境下车辆运行风险识别、交通拥塞评价、交通拥塞扩散蔓延及其对路网服务能力的退化影响、交通拥塞控制及疏导模型的研究形成了一整套系统交通拥塞治理方案,既可对交通拥塞未发生之前进行主动预防,也可在发生交通拥塞后掌握其规律并采取积极措施,实现交通拥塞的控制和疏导优化。