在机动车保有量不断增长，高速公路资源有限的情况下出现了交通拥堵、交通事故等问题，为了提高高速公路通行效率，减少交通事故，高速公路主动交通流控制策略的研究也在日益发展，运用比较广泛的是入口匝道控制与可变限速控制。当高速公路上的交通流处于拥堵时，通过入口匝道的流量控制可以避免交通拥堵加剧，快速消除拥堵，降低延误。可变限速控制通过在瓶颈上游路段调节限速值，从而能够改善拥堵、避免通行能力下降和提升效率。
　　近年来对于高速公路瓶颈路段的研究较多，但是针对高速公路长距离下游瓶颈的研究较少。在许多实际的场景中，由于入口匝道或可变情报板的有一定距离的下游存在上坡、弯道、隧道、桥梁以及车道减少等瓶颈，下游通行能力较小制约着路段交通流效率。此情况下，在上游控制区域的动作及其对瓶颈位置处的交通流动力学的影响之间存在不可忽略的时间延迟，带延迟特性的被控系统的控制难度随滞后程度的增加而加大。这种情况对控制策略应对时间延迟的能力具有较高要求，在高速公路主动交通流控制中值得重点关注。目前研究的交通流控制策略是把控制区域作为主要的考量，难以消除因为时间延迟带来的控制效果降低，本文专注于提高长距离下游瓶颈的通行能力的主动交通控制策略，对于提高高速公路整体运行效率具有重要的意义。
　　针对高速公路长距离下游瓶颈的交通流特征，本研究提出了模糊自适应比例-积分-微分（PID）控制策略，对非线性、迟滞性的控制系统有较好的控制效果，将该策略运用于入口匝道控制、可变限速控制，该控制策略由比例-积分-微分（PID）控制和模糊控制组成。在Matlab中实现了模糊自适应PID控制器的设计，利用模糊规则对PID控制器的参数Kp、Ki和Kd进行自适应整定，使被控对象保持在良好的动、静态稳定状态。在本研究中，通过交通流仿真模型评估了高速公路主动交通流控制的效果。元胞传输模型（CTM）能够在交通环境中模拟微观仿真器的准确性，同时保持宏观模型的优势，面对周期性瓶颈（如通行能力下降）中观察到的独特交通流现象，元胞传输模型可以较好的定义。元胞传输仿真模型（CTM）在Excel中用Visual Basic宏语言搭建，对宏观交通流的实时运行状态、高速公路几何特征参数等进行了模拟，并且模拟了高速公路关键交通流特征与现象。将模糊自适应PID控制器与元胞传输仿真模型搭建成交互的平台，实时输入输出交通流数据。为了更好地模拟控制效果，在元胞传输模型中开发了三个不同距离的下游瓶颈，测试在不同下游距离瓶颈的控制效果。从交通运行优化控制、不同下游瓶颈路段控制等角度将模糊自适应PID算法与容量-需求控制策略、比例-积分（PI）型控制策略进行详细的仿真计算对比。
　　结果表明，从减少运行时间的角度分析，在入口匝道控制中，所提出的算法在稳定需求场景中将总运行时间减少了41％到43％，在波动需求场景中减少了38％到42％；在可变限速控制中，所提出的算法在稳定需求场景中将总运行时间减少了 29％到 31％，在波动需求场景中减少了 32％到36％。从交通运行优化控制的角度对比分析，模糊自适应PID控制的效果高于容量-需求控制策略和PI型控制策略。研究结果还表明，模糊自适应PID控制策略具有收敛速度快，预测能力强，动作精度高等优点，对于具有时间延迟的系统具有良好的适应能力。在长距离下游瓶颈的情况下，可以获得较好的控制效果。