交通拥堵已成为世界大城市的共性问题,严重污染环境、造成巨大经济损失的同时也危害人类的身心健康。传统的解决交通拥堵问题的手段,如新建道路、优化节点等,在城市用地日益紧张的情况下变得收效甚微且不可持续。智能交通体系诸如路径诱导、车路协同等是从全局的角度去调整路网中的车流分布,最大限度地发挥路网的服务能力,是交通工程领域的研究热点之一。但由于缺乏对交通拥堵传播规律、交通拥堵传播范围的科学认知,难以制定出合理的交通控制手段,使得智能交通难以发挥城市大脑的真正作用。因此,需要对城市路网中交通流的拥堵状态的传播进行研究。本文首先通过高德地图API接口和Open Street Map获取真实的城市路网参数,并对数据尺度范围进行分析,构建仿真路网。然后分析信号交叉口间断流运行特性和不同排队长度下交叉口进口道路的运行状况,明确排队长度对于信号交叉口进口道路通行能力的影响,并结合大数据对区域交叉口群的连续拥堵情况进行验证分析。接着分析城市路网的拓扑结构特性,分析并选取合适的交通阻抗模型,在最短路径算法和交通分配算法中考虑节点延误以最大限度反映真实的城市道路交通特性。然后基于城市路网中基本路段的拥堵过程,选择适用于城市路网的级联失效模型并标定其参数和假定条件。最后使用改进的级联失效模型、交通分配算法结合建立的路网进行交通拥堵传播的仿真研究,分析其传播过程、后果及影响因素等。本文主要的成果如下:1.建立了考虑转向延误的改进Dijkstra算法和交通分配算法(UE、SUE和SO)并基于MATLAB完成编码,结果表明考虑节点延误后的路径选择及交通分配结果与不考虑的情况下相差较大;2.选择负载-容量模型以适应城市交通网络的二层模型,并通过对信号交叉口排队分析确定了级联失效模型应用于城市路网的关键参数与假定条件,包括负载、容量、失效判定条件、负载重分配原则、阻抗更新原则等,并且在级联失效分析中引入时间维度,解决了传统级联失效分析中只能分析路网状态而不能分析其时间变化的缺陷。3.基于路网用户在前方道路无法通行后全部选择最短路径进行分流的假设,对交通拥堵传播进行了分析研究,结果表明本文改进模型能很好地分析出交通状态在时间维度和空间维度上的演变关系,并且能够对不同时刻的路网进行状态评价,证明了了改进模型的实用性与有效性。