随着社会经济的快速发展，机动车的拥有量不断增加，道路拥堵现象日益严重。道路建设严重不足和交通管理的相对滞后，已成为制约我国城市可持续发展的重要因素。因此，如何提高道路的利用率及通行的安全性；建立更为符合实际的交通流模型，并从中发现交通流的内在机制及其规律，为交通的预测、管理和规划提供科学的理论指导，是目前科学研究的一个重要课题。 交通问题已引起了国内外许多专家学者的关注，他们提出了各式各样的交通流模型，力图缓解交通堵塞、减少交通事故。其中元胞自动机交通流模型倍受青睐，与其它模型相比，在保留交通流这一复杂系统的非线性行为和其它物理特征的同时，更易于在计算机上操作，并能灵活地修改以考虑真实交通条件的各种效应，例如路障、过路收费站、高速公路连接点、阻滞随机性、驾驶员过度反应等引起的随机慢化。 本文工作旨在研究交通流理论中的若干前沿性问题。针对现有元胞自动机交通流模型存在的不完善之处，提出改进的模型，并进行相应的数值模拟和理论分析；进而探讨了电子收费和人工收费两种收费方式共存系统的交通流特性。 全文主要工作如下： 首先，基于Noise-First交通流模型，通过局域车流密度及当前车速两个参数来实现对随机慢化概率的约束，本文提出了一改进的元胞自动机交通流模型。数值模拟结果显示：相关参数的适当调节，可以实现畅行相低速同步相宽幅运动阻塞相的转变。 接着，研究过路收费站对高速公路交通的影响。基于NaSch交通流模型，建立了关于单车道ETC和MTC系统的元胞自动机交通流模型。借助计算机数值模拟，得到了混合车辆在不同参数下交通流模型的基本图，并对ETC和MTC共存系统的交通流特性进行了分析和讨论。 其次，基于速度效应模型，本文提出了多级速度效应模型，对原模型进行了延伸，纳入对前方多辆车的虚拟速度的考虑。数值模拟结果显示：相同噪声下，较之NaSch模型更接近于实测数据；无交通噪声（随机减速概率p＝0）时，能诱发亚稳态和迟滞现象。进一步借助于平均场理论，获得了该模型在有交通噪声时流量的近似解，无交通噪声时流量的精确解。 最后，总结了全文的工作，并对今后交通流的研究进行展望。