城市路网中瓶颈路段在高峰时期的交通运行效率对于城市路网的交通运行状态至关重要，为了改善高峰期间瓶颈点的交通运行状况，有专家提出了“定向车道”控制技术，通过规定“定向车道”内车辆运行方向并禁止车辆变道，减少瓶颈路段的变道行为，降低车流受到的横向干扰，从而提高车流的平均运行速度，提升瓶颈路段的通行效率。设置定向车道后，虽然瓶颈路段在高峰期间的整体通行效率得到明显改善，但瓶颈点上游路段出现车流紊乱程度增加，车辆停车次数增多，延误增大的现象，研究发现这是定向车道起始端的设置不合理导致的。因此，为了降低定向车道起始端的不合理设置对瓶颈点上游路段产生的不利影响，本文将对定向车道的起始端设置改善和优化进行研究。
　　首先，本文根据定向车道的功能和特征对定向车道的定义、设置条件、设置目的和意义等进行分析。基于鹅公岩大桥上游路段的实测交通流数据，分析定向车道起始端上游路段不同车道的交通特性，包括交通量、平均速度及车头时距等，并基于实测数据进行分车道车头时距分布函数拟合分析及拟合优度检验。通过数据分析可知，高峰时段变道车辆会过早聚集于定向车道所在车道上游段，导致该车道交通密度增大，车流运行速度急剧降低，单位时间内断面通过交通量急剧减少；同时桥头上游车流中的变道车辆数增多，且伴随大量连续跨越多车道的变道行为。
　　其次，本文针对定向车道起始端的不同应用场景提出了相应的优化措施。当定向车道起始端设置在路段或主线-匝道合流鼻上游时，基于各车道的交通流逐渐演变过程，分析各车道内不同运行轨迹车辆经历的延误和交通流总延误，构建定向车道起点预告距离优化模型，保证一定比例的变道车辆有充足机会安全成功变道，同时均衡定向车道起始端上游路段各车道的车流分布，改善路段交通运行状况。当定向车道起始端设置在主线-匝道合流鼻下游时，基于定向车道起始端上游合流区的交通运行特性、影响因素及通行能力，构建合流区车辆的跟驰换道规则，研究其他因素不变的情况下合流长度对合流区通行能力的影响，确定合流区通行能力最大时的最佳合流长度和定向车道起点的最佳设置位置。
　　最后，基于鹅公岩大桥定向车道起始端上游路段和合流区的实测数据进行实例分析，求解得到定向车道起点设置在路段或合流区上游时最佳预告距离为750m；定向车道起点设置在合流区下游时的最佳设置位置为距离合流鼻150m处。本文基于定向车道对瓶颈点上游路段交通运行的影响，研究了在不同应用场景下定向车道起始端设置的优化措施，对定向车道的推广应用及相关标准的制定有重要意义。