近年来,我国经济的迅速发展以及汽车保有量的急剧增加,提高了人民的生活品质。先进的交通工具带给我们便利的同时也给我们的生活造成了很多负面影响。交通拥堵作为典型的交通问题不仅给我们造成经济损失也加剧了环境污染。本文以研究交通拥堵与相变的关系为目的,以MATLAB为工具,以三相交通流理论为基础。首先,用基本图理论和三相交通流理论与实测结果进行了对比分析,介绍了三相交通流的优越性。其次,详细介绍了三相交通流理论的基本假设、交通迟滞、交通相和相变过程。然后,从元胞自动机的构成、特征和分类对元胞自动机的基础知识进行了梳理。再次,对交通拥堵集团的平均个数和平均长度进行了程序语言的定义。最后,对加入拥堵集团平均个数、长度的交通模型进行仿真分析。研究要点概括如下:(1)本文首先介绍了交通流理论的研究意义,其次回顾了交通流理论及元胞自动机的基础知识,然后提出了交通拥堵集团的相关定义,最后将相关定义加入到经典交通模型中进行研究。(2)对加入拥堵集团检测的VDR模型进行仿真分析,发现当速度发生相变时车辆拥堵集团的个数、车辆拥堵集团的平均长度开始出现;随着密度的增加,车辆拥堵集团的个数也在增加,但是增长幅度越来越小,此时平均拥堵集团的平均长度在一个很小的范围内增加,说明在此密度区间主要是小的拥堵集团。密度继续增加,车辆拥堵集团的个数开始下降,下降的幅度越来越大,与此同时车辆拥堵的平均长度开始急剧增加,说明此时小的拥堵集团开始聚集成大的拥堵集团。最后到达最大,车辆拥堵集团的个数稳定在1,拥堵集团的平均长度为道路的总长度。然后,本文对加入拥堵集团检测的SVDR模型在相同条件下进行仿真分析,并与VDR模型的仿真结果进行比较分析。(3)在对基本图模型研究的基础上,论文最后对加入拥堵检测的三相交通流进行了研究。本文的目的是研究交通拥堵与相变的关系,所以选择简单的KKW模型为研究对象。与前文模型不同的是,KKW模型对元胞进行了细化,元胞长度从7.5m变为1.5m。相对较小的元胞尺寸能够真实地体现车辆之间的相对运动,减少确定性减速,同时能够精确描述车辆的速度和位置变化。除此之外,对拥堵检测模型进行了优化,使其能更好的模拟现实交通。在KKW中加入拥堵检测子程序后,对其交通拥堵模型进行了模拟仿真。除了具有SF?一阶相变与拥堵集团个数和平均拥堵长度关系外,当JS?一阶相变时,车辆拥堵集团的个数达到最大值,拥堵集团的平均长度开始显著增加,此时小的拥堵集团聚集成大的拥堵集团,最后整个道路被车辆占据。