随着城市快速路网建设的步伐加快，大中城市已形成了新型城市交通体系，但由于缺乏对城市快速路网的研究，城市交通很难形成有效的管理和调控。城市快速路网系统庞大而复杂，交通现象多为非线性动态过程，需要通过计算机建模的方式来寻找交通流的基本规律。而元胞传输模型作为一种新型的交通流宏观仿真模型，为城市快速路网的研究提供了行之有效的方法。基于此，本文以西安城市快速路网为对象，利用元胞传输模型构建路网模型，通过仿真研究交通不利条件下交通拥堵形成和消散过程。论文的主要研究工作和内容如下：(1)根据交通流的特点和元胞传输模型的原理，以密度-流量的三角形关系作参数取值的基础，建立简单路段模型和拥有出入匝道路段模型。基于这两个模型对交通流进行仿真，展现道路中的自由流通行状态和拥堵状态，验证了所建立模型的可靠性。(2)对西安城市快速路网的交通特征分析与交通流建模。综合考虑西安城市快速路网的布局、通行能力、道路限速等因素，采用宏观的研究方法，深入分析交通节点处存在的复杂交通现象，研究自由流、扰动、拥堵等不同条件下交通流状态演化规律及其特征，建立能够描述交通拥堵形成与消散时车流复杂动态特性的交通流仿真模型。(3)以路网模型为基础，考虑雨雪天气和节假日高速免费通行等交通不利条件，探讨其对城市路网通行能力和安全运营的影响。通过改变交通参数的方法来分析雨雪天气下主干道拥堵产生的过程及拥堵消散的机理；利用对节假日高速免费通行条件下绕城高速具体交通状况的仿真来讨论相关调控预案的可行性。