随着城市人口和机动车数量的增加,有限的道路资源越来越难以满足城市居民旺盛的出行需求。作为一种新兴的出行方式,合乘出行在国外交通需求管理实践中已被证明是缓解拥堵、调控需求的有效手段之一为了探索合乘出行及合乘优先在我国城市推广的可行性,本文应用交通流元胞自动机理论建模并仿真分析合乘优先条件下城市道路混合交通流的运行状况,模型效果评价中兼顾燃油消耗和尾气排放指标,对比在路段和交叉口应用合乘优先与否情况下的交通效益。本研究主要包括以下内容：(1)详细分析了合乘出行及合乘优先的影响因素,建立了包括交通运行、燃油消耗、尾气排放在内的城市道路混合交通流运行效果评价指标体系。其中,交通运行指标主要考虑了交通流量、平均运行速度、车辆延误和排队长度。(2)深入剖析了车辆跟驰和换道行为,根据非线性刺激反应理论计算加速度,改进了经典元胞自动机模型,提出了谨慎驾驶跟驰模型;推导了考虑前后车车型和速度差的车辆自由换道概率计算公式,构建了无专用车道、有公交车道且只允许公交通行、有公交车道并允许合乘小汽车通行三种交通管理措施下的路段交通流元胞自动机模型。在此基础上,对上述三种情况下的交通效益进行了仿真对比。仿真结果表明,合乘优先措施下路段的交通运行效益最佳。(3)详细描述了平面信号交叉口进口道的车辆运行行为,将进口道细分为近端禁止换道段、中间段频繁换道段和远端路段,推导了考虑车辆转向需求和车道属性的车辆强制换道概率计算公式,制定了交织区各流向车流的运行和演化规则,构建了平面信号交叉口的分段交通流元胞自动机模型。在此基础上,对单个交叉口红灯早断式合乘优先信号的控制方式及效果进行了仿真分析。仿真结果表明,改用合乘优先信号控制后,交叉口的交通流量和平均车速都有提升。(4)分别选取京开高速马家楼北段和北京中关村大街——知春路/海淀南路交叉口作为实例进行模型的有效性分析,仿真结果与实测数据贴合较好。在此基础上,应用模型进行合乘优先与否条件下的交通仿真。仿真结果表明,当合乘率为25%时,实施合乘优先会使高峰期间路段的交通流量增加1.49%,平均速度增大7.19%,车均油耗下降4.95%,车均排放下降4.47%；交叉口交通流量将增加4.33%,平均速度增大2.75%,平均排队长度下降14.88%,平均延误减少4.81%,车均油耗下降3.73%,车均排放下降3.98%。