高峰期或事故条件下开放硬路肩作为行车道已经在国外部分高速公路得到了应用。本论文主要研究临时使用路肩措施的优化控制及该措施与其他管理措施的协调优化问题。高速公路临时使用路肩优化的主要内容及研究成果可分为:介绍了主动交通管理概念及其控制措施,如临时使用路肩、速度协调控制、排队预警等。结合英国、荷兰、德国等典型案例介绍了临时使用路肩措施的分类、收益及不同使用形式的优缺点,总结临时使用路肩措施在实际应用中可能存在的限制和问题。提出了基于路网总行程时间最小化的高速公路临时使用路肩措施优化模型。以高速公路METAENT宏观动态交通流模型为基础,利用遗传算法及滑动时间窗来预测并优化路肩在不同约束条件和目标函数下的开启和关闭问题。选择美国加利福尼亚州I-80E高速公路进行实例分析。结果表明,一次时间窗(10min)内所有28条路段路肩控制变量变化不大于14次且可关闭路肩的权重系数为0.5时,网络总行程时间减少30.61%。总行程时间值比全仿真时间内开放路肩或超过一定流量阈值开放路肩的总行程时间更小,控制效果更为理想。通过前人研究明确发生交通崩溃现象的定量化定义,后筛选出研究时段内的交通崩溃现象及其概率,得到发生交通崩溃现象时的交通状态参数。基于流量、占有率、速度分别对高速公路主线基本段、入口匝道汇流区段、出口匝道分流区段计算交通崩溃发生概率。分析了路肩车道流量对交通崩溃概率的影响,利用路肩车道流量、基本行车道流量、出入口匝道流量建立Logistic模型拟合交通崩溃概率。最后,提出总路段交通崩溃概率之和最小的优化目标,选择英国M42高速公路交通流数据进行分析,并对其进行控制优化仿真。最后,利用元胞传输模型进行事故情况下开启路肩措施与排队预警措施的优化控制。通过改进元胞传输模型,加入了事故路段由于事故车辆导致车道封闭的通行能力折减;将无目的性期望换道概率替换为考虑堵塞车道效用的期望换道概率,以仿真驾驶者接收到排队预警后进行具有目的性的换道行为。利用路段总延误为优化目标,并对事故下的路肩开启控制进行优化求解。总之,研究结果表明合理化开放路肩有助于提高通行能力的同时降低上游路段延误、交通崩溃概率等负面影响。