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多车道高速公路交通流的递阶控制结构分为协调控制层、路段控制层和车辆控制层，文中提出了路段控制层的优化控制模型。该模型以路段上交通流量与平均速度最大化为控制目标，以该路段上车辆在各车道的分配比例为决策变量。决策变量的个数比传统线性模型大为减少。为避免一般优化算法可能得到局部最优解的缺点，采用遗传算法求解所提出的非线性规划模型。仿真算例验证了模型及求解算法的有效性。