随着社会经济的迅速发展与城市化进程的日益深化,城市人口数量及人民生活水平不断提高,城市汽车保有量持续上升。由于城市汽车保有量的增长速度远超过城市道路的建设速度,由此引起的城市交通拥堵问题日益凸显,严重影响了城市交通系统的运行效率,从而制约了城市社会经济的进一步发展。因此,交通拥堵问题已经成为各大、中城市亟待解决的关键问题之一城市交通拥堵问题本质上是由于车辆排队过长引起的,因此研究车辆排队的内在机理对于解决交通拥堵问题显得尤为重要。本学位论文依托国家自然科学基金资助项目“城市交通中路段阻塞的链式反应机理研究”而完成。基于链式反应思想,以全新的角度描述车辆排队过程,建立了车辆排队的链式反应模型,并将该模型应用于相邻两交叉口构成的排队系统。全文共分为六章。第一章对车辆排队问题的研究现状进行了综述。第二章介绍了链式反应的概念,并详细分析了链式反应过程与交通排队过程,发现两者具有相似性。第三章进一步将核裂变与车辆排队的链式反应过程进行对比,根据核链式反应原理,建立了基于链式反应的车辆排队形成模型、车辆排队消散模型和信号交叉口车辆排队模型。利用大连市典型路段的实测交通数据验证了车辆排队形成和消散模型,并运用MATLAB软件对不同条件的交通流进行数值模拟,分析了阻滞信号和消散信号的传播速度对于到达流量和行驶速度的灵敏度。为使模型更具有普遍性,第四章对车辆排队的链式反应模型进行了改进,建立了交通流离散模型和交通流压缩模型,并对其进行了数值模拟。此外,经过模型推导发现,车辆排队的链式反应模型中信号传播公式与交通波模型中波速传播公式形式上相同。鉴于现实的城市路网中存在大量交叉口,第五章进一步讨论车辆排队的链式反应模型在相邻两交叉口中的应用,通过数值模拟分析交通流参数及路段长度对车辆排队过程的影响。第六章对本文研究的主要内容及成果进行了总结。本文以全新的视角描述车辆排队过程中的链式反应现象和规律,并对所建立的车辆排队链式反应模型进行了验证。结果表明,模型具有较高的精度,能够测算单车道路段上车辆排队的链式反应速度和范围,并解释车辆排队演化的内在规律。研究成果为描述交通排队现象提供了新的思路和方法,为揭示路段阻塞的链式反应规律奠定了基础,可以为解决城市交通拥堵问题提供理论依据。