随着经济社会的不断发展,人们的生活水平不断提高,生活节奏也随之加快,所以人们对时间成本越来越重视,而交通出行时间成本也是其中非常重要的一部分。交通系统是实现交通运行的重要载体,汽车保有量的增加对交通系统的要求越来越高。如今交通系统错综复杂,一旦交通系统中的某一路段的交通不畅通,将直接或间接导致更多路段发生车辆行驶缓慢或者交通拥堵现象,这就使得人们的出行时间成本急剧增加。而且拥堵交通流中的行驶车辆不可避免的进行高频次的启动和停车操作,这无疑是增加了汽车尾气的排放量,增加了环境污染和噪声污染等问题。尽管各国相继在改善交通系统方面做出了很多努力,但是交通拥堵现象始终是困扰交通领域的一个重要难题,交通拥堵是交通系统中的道路在某一特定的时间内交通资源供不应求的体现。在宏观交通流理论中,通常使用交通流密度这一宏观参量来描述交通流的演变行为,使用车流量来表征交通流中的车辆通行率。交通拥堵发生时,该拥堵路段交通流密度急剧增大,车流量减小。因此,可以通过研究宏观交通流模型分析交通流的行为演变特性。如今在宏观交通流建模领域,大部分的研究主要着重考虑车辆状态信息、道路结构信息等因素的影响,而对于现如今的交通系统,车辆动力学信息也是影响交通系统的一个重要因素。所以将节气门这一车辆动力学信息加入到宏观交通流建模研究中是对目前交通流理论研究的补充和完善。本文围绕交通系统中的宏观交通流建模问题展开研究与讨论。一方面,提出了一个考虑节气门动力学信息的宏观交通流模型,并应用特征线性法、冲击波理论、负速度理论分析模型的有效性。另一方面,利用微小扰动法分析了模型的稳定性,并通过仿真实验对比分析了模型的稳定条件范围和消除外部扰动的能力等,进一步验证了模型的有效性。论文的主要工作包括以下两个方面:1.提出一种考虑节气门动力学信息的宏观交通流模型,并进行宏观特性分析本文在宏观交通层面,提出了一种考虑节气门动力学信息的宏观交通流模型,以提高交通流的畅通性和稳定性。首先,建模过程综合分析了基于全速度差考虑节气门开度信息(T-FVD)的微观模型和全速度差(FVD)宏观模型,在宏观交通流领域。将传统的以车辆状态信息作为激励的交通流认知思想延伸至以车辆状态信息和节气门动力学信息作为激励的交通流认知思想。其次,对新模型进行负速度分析、特征速度分析、冲击波条件分析。结果表明新的宏观交通流模型符合交通流各向异性基本原则,该模型中不会出现负速度现象,即交通流中的车辆不会出现车辆倒退现象,且在一定的条件下,该模型能有效的平滑突发的冲击波,验证了模型的有效性。2.分析模型的稳定性,通过数值仿真比较所提模型和FVD模型的稳定条件范围和消除外部扰动能力本文针对宏观交通层面,首先,利用微小扰动法对提出的宏观交通流模型进行稳定性分析;其次,将新模型与未考虑节气门动力学信息的FVD宏观交通流模型进行对比仿真分析:(1)对比分析模型的稳定条件范围;(2)通过观察模型的密度波仿真波形图中扰动大小和扰动发生的频次,对比分析模型的稳定性和消除外部扰动的能力。稳定性分析和仿真分析结果均表明,新的宏观模型的稳定性和消除外部扰动的能力均强于FVD宏观模型,进一步验证了所提出模型的有效性。