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伴随中国的城市化进程，错综复杂的现代交通网络逐步建立起来，各大中城市间的物流运输产业空前活跃，然而道路建设的迟滞往往跟不上经济繁荣的节奏和汽车工业发展的步伐，二者之间的矛盾愈加突出。事故频繁，阻塞现象严重，交通拥堵带来的经济损失和能源消耗已经引起了社会的关注，为此需要应用和发展交通流科学，建立适应不同交通特征的交通流模型来分析和预测实际交通问题。本文针对交通拥堵问题，通过理论分析和数值模拟，对交通流跟驰模型的密度波、能源消耗以及交通流流体力学模型的应用进行了如下几个方面的研究：(1)对Wilson提出的两种“Multiple Look-ahead”模型应用摄动理论分析了非稳定条件下密度波的非线性特点，推导出描述堵塞演化的mKdV方程，相图中理论分析和模拟数值吻合。(2)模拟发现上述两种模型在敏感系数很小时仍然出现撞车现象，鉴于此，考虑相对速度的影响提出一种考虑多重速度差的“MultipleLook-ahead”模型，应用线性稳定性分析导出车流失稳的判据，研究结果表明这种模型对车流有非常好的致稳作用。(3)由动能定理出发推导出Nakayama等人提出的计算车流多余能耗的公式，这个公式是用来估测稳定条件下车流受到扰动引起的多余能耗，在此基础上系统的分析了几种典型的跟驰模型的多余能耗，理论上证明了车流愈稳定能耗愈低的结论。(4)非稳定条件下利用动能定理考察了车流拥堵区域内单辆车的平均能耗情况，平均能耗曲线呈迟滞回线形状，从非线性理论的角度验证了车辆驶入堵塞区的能耗大于驶出时能耗的事实。(5)交通实测中发现逆转车流对主干道交通的拥堵效应，应用一维流体力学LWR模型，采用Godunov格式离散后的形式模拟了广西大学门前交叉口绿灯周期内的交通流，模拟结果和实测数值符合，进一步分析了逆转车流对主干道车流的阻碍效应。文章最后对交通流研究的后续工作进行展望。