随着中国人均车辆拥有量的快速攀升,交通拥堵问题日益制约着经济发展和人民生活水平的提高。因此改善或解决交通拥堵问题具有很强的现实意义,这也吸引着众多的学者对其深入研究并提出了一系列的理论和方法。其中元胞自动机交通流模型是其中较为著名的一种方法。本文在充分总结和继承原有元胞自动机交通流模型的基础上,以建立贴合实际道路交通的元胞自动机交通流模型为目的,通过对模型的模拟仿真,认识交通流的一些基本规律,并为交通管理部门提供决策意见。本文的主要研究工作如下:(1)针对经典的NaSch模型和双车道STCA换道模型存在的不足,基于提高驾驶安全性考虑,引入经典Gipps安全距离规则,对原有的车辆行进规则和换道规则进行了修改,在此基础上建立了改进的双车道混合交通流模型。以高架桥为仿真对象,在开放边界条件下,对模型进行了仿真实现,通过对时空特征、输出率、混合比例和随机慢化概率等要素的分析,揭示了改进模型的基本特征和交通流的基本规律。(2)在改进的双车道混合交通流模型的基础上,建立了考虑驾驶员进道意愿的双车道混合交通流模型。该模型针对驾驶员进道意愿研究的需要,提出了车辆进道规则,该规则考虑了影响驾驶员进道意愿的相关因素,并通过排队论中平均输入率的方法对影响因素进行了量化求解。计算机数值模拟表明:平均输入率λ值由输入率λ和输出率μ决定,受敏感性参数β影响,且λ不大于μ。道路车辆的通行状态由输出率μ决定,受β影响。同时,道路处于高密度时,与引入进道规则前的通行量相比,引入进道规则后的通行量明显增加。(3)利用蚁群劳动分工模型解决动态多变的交通信号配时问题。本文在基本模型的基础上,提出了一种新的面向交通信号配时的扩展蚁群劳动分工模型,该模型结合车辆特征对环境刺激值的计算方法进行了修改。利用单位周期内车辆延误,将原有的固定响应阈值修改为动态响应阈值,并重构了状态转移方程。以两相位单点交叉口元胞自动机混合交通流模型为依托,通过对比实验和讨论分析,发现扩展蚁群劳动分工模型可以根据道路路况,合理交通信号配时,有效提高道路通行能力,避免局部堵塞。