城市快速路是城市道路交通系统中的主动脉,具有“快速、高效、通达效果高”等特点,其主要服务中长距离出行。但是,随着我国经济的快速发展以及城市化进程的不断加快,机动车保有量和居民出行次数的急剧增长,同时,越来越多的出行者即使是短距离出行也会选择快速路,使得快速路的交通拥堵越来越严重,其优点也正在逐步消失。尽管国内许多的大中城市采取了快速路网的设计、规划建设以及运营等一系列措施来解决此类问题,但是交通基础设施的建设还是不能满足日益增长的交通需求,供需矛盾愈演愈烈,引发了一系列的问题,如直接的经济损失,以及能源浪费、环境污染、交通安全等间接损失。因此研究和缓解城市快速路的交通拥堵问题已经刻不容缓了。然而,就现有的研究难以准确的分析和模拟出城市快速路交通流的拥堵形成传播以及消散的过程,导致目前针对快速路交通流控制和管理的方法具有一定的盲目性。为了更好的解决城市快速路交通拥堵问题,从根本上了解快速路拥堵机理,是最重要的基本工作之一。本论文利用网络爬虫技术和改进的元胞传输模型对快速路交通拥堵传播规律进行研究分析,并对单匝道进行控制分析。总的来说,研究的主要内容包括以下几个方面:(1)分析快速路交通流特性,在交通流基本图理论的基础上对长沙市万家丽路高架的快速路交通流状态进行了划分。并针对快速路系统的特点对影响快速路交通流拥堵的因素进行了分析,并建立了和元胞传输模型相匹配的拥堵评价指标,为后文拥堵程度的评价奠定了基础。(2)利用网络爬虫对万家丽路高架交通流数据进行抓取并分析。通过对高德城市交通数据进行分析,万家丽路高架由北往南的车流拥堵情况比南往北的拥堵问题更为严重。因此,本文着重对由北往南车流的时空拥堵演变进行了分析,并针对工作日和非工作日的拥堵情况进行了分析。(3)利用改进的元胞传输模型对长沙市万家丽路高架进行模拟仿真分析,对调查得到的数据进行综合分析,选取了万家丽路高架由南往北的车流进行仿真分析。本文在Daganzo元胞传输模型的基础上,引进元胞长度参数、合流比、分流比以及出口匝道通行能力参数,并对速度参数进行了标定,使得元胞传输模型能更加准确的描述万家丽路高架的交通流特征。此外,针对入口匝道流量对主线车流的影响和出口匝道交叉口通行能力对主线车流的影响进行了敏感性分析,为研究城市快速路交通流拥堵形成过程奠定理论基础。(4)基于“预防为主,缓解为辅”的控制原则,利用ALINEA闭环匝道控制算法为基础,结合短时交通流预测模型,对快速路入口匝道进行控制分析。首先选取了长沙市万家丽路高架由北往南人民南路入口匝道的车流作为分析对象,然后对得到的数据进行了时空的可靠性分析,并利用ALINEA算法进行匝道控制,最后以元胞传输模型验证控制效果,对人民南路入口匝道进行了分析,结果表明适当的匝道控制能有效的缓解城市快速路交通拥堵情况。