交通是城市发展的主要动力。由于城市化的不断发展、出行需求迅速增长、机动车保有量逐年增加,城市交通压力与有限道路资源之间的矛盾愈发明显,作为矛盾核心的城市道路交通拥塞成为困扰城市发展的主要问题之一。交通拥塞问题不仅导致经济社会诸项功能的衰退,而且还将引发城市生存环境的持续恶化,成为阻碍发展的“城市顽疾”。随着我国城市交通网络复杂化程度的提高,在面临严峻的交通拥塞问题时,应采取相应的拥塞控制策略,提升我国交通拥塞控制水平、缓解交通问题、支撑城市可持续发展,实现智能交通系统安全、高效、绿色交通的愿景。基于此,本文将包括以下研究内容:1.针对周期性交通拥塞,同时考虑道路拥塞程度以及拥塞传播效应,提出城市路网交通瓶颈识别方法。首先基于拥塞传播提出城市路网交通瓶颈以及路段拥塞相关性的定义,对城市道路之间的拥塞关系进行分析。其次,根据城市路网中交通拥塞的时空特性构建交通拥塞传播图,从而对城市道路网络中的拥塞传播模式进行建模。之后,结合最大生成树与马尔可夫分析对路网中所有道路的拥塞传播影响进行量化并识别路网中交通瓶颈。所识别瓶颈处交通拥塞的控制能够带来路网范围内交通条件的改善,所提方法能够为城市交通网络拥塞缓解以及道路通行能力提高提供有效建议。2.针对道路基础设施和交通信号控制对交通拥塞的影响,提出交通拥塞成因识别方法。具体而言,本文通过分析路段与交叉路口处拥塞的空间关系,首先区分路段和交叉口之间的拥塞效应,并分别提出路段和交叉路口拥塞的定义。其次,通过分析路段以及交叉路口处交通拥塞的相关性,构建因果拥塞树对城市路网中的拥塞传播模式进行建模,并结合模糊逻辑计算整个路网中所有路段和交叉路口的拥塞成本。之后,建立马尔可夫模型,同时分析多个路段和交叉路口之间的拥塞关系,并识别道路网络中的拥塞成因。此外,本文利用梯度增强决策树根据城市交通网络属性（例如,道路拓扑、交通流量以及信号灯控制方式）预测交通拥塞成因。所提出的交通成因识别以及预测方法能够将交通拥塞成因归结于道路基础设施或信号灯控制,从而为缓解城市交通拥塞、解决交通问题提供明确策略。3.针对非周期性交通拥塞,研究综合考虑交通信号控制和车辆路径选择的事故管理策略。本文首先介绍比例调节路径选择模型,并将交叉路口处延迟考虑在内对该模型进行扩展。其次,利用排队论模型分析交通事故影响下的路径通行成本,并给出事故发生后路网交通流量均衡存在条件。此外,考虑事故影响下路径选择和交通信号控制之间的相互作用,本文提出一种交通信号控制策略,并给出不同事故影响下道路网络交通流量均衡存在以及系统稳定的条件。所提策略可用于改善城市交通网络中实时交通事故管理效率,有利于提高道路系统在不同事故影响下的恢复速率与稳定性,缓解非周期性拥塞所造成的负面影响。