本文提出了一个城市公路交通网络的分层模型。模型认为，车流有自由流动和拥挤流动两种状态。两种状态下的车流密度、流率等车流信息均以波的形式传播，波速大小几乎恒定但方向不同。当车流处于自由流动状态时，波动方向与车辆行驶方向相同，波速较大；当车流处于拥挤流动时则与车辆行驶方向相反且波速较小。模型将城市交通系统的各种道路在视觉和功能上区别开来，分为高速公路、干道和狭路三个层级，并假设每个层级的道路只能通过进车道和出车道与相邻层级的道路相连。通过将道路单元化，从建立起一个完整的网络模型的拓扑结构。在进车口和出车口，车流有着复杂的混合行为。如果进车口在短时间内涌入过多车辆，或是出车口不畅通导致车辆滞留在主路上，均可能引发主路拥堵。如果路口上游的车流过大，将使拥堵继续向上游蔓延。向上游蔓延的拥挤流和自由流相遇处会形成一个激波，激波速度的大小和方向决定了拥堵的蔓延趋势。路口则成为拥挤流的瓶颈，并在路口下游形成一小段车速较快、密度较大的疏散流。　　 基于流体力学模型和实际数据、实际经验，我们简化得出了进车口和出车口引发堵车的判别条件、车流混合公式和激波速度计算公式。并通过引入时滞因子处理传感器、红绿灯等交通设施引起的滞后效应，通过引入控制参数柬表征道路结构、司机行为等其他影响因素。该模型在时间和空间上均离散化，是一个兼顾理论分析和实际系统控制功能的差分模型。　　 本文还对模型在两类不同形状的简单路段即开放型直线路段和封闭型环形路段进行了数值模拟和结论分析。结果表明，模型对于不同边条件的仿真结果是和实际经验吻合的。通过仿真结果，我们看到了一系列复杂的交通流现象，并结合实际经验作了一些分析。文章最后对实际的城市交通系统提出了一些防止和消除交通拥堵的建议和控制措施。