随着机动化进程的快速发展,我国机动车保有量正在逐年增长,大多数城市路网无法满足快速增长的汽车需求,极易引发交通拥堵,从而导致通勤时间和燃料用量的增加。这无疑是对资源的浪费,更严重的是对环境污染也会加剧,这已经成为各个国家普遍存在的社会难题。本文主要围绕城市拥堵的扩散模型以及仿真展开研究,分析拥堵的时空特征,并设计路网进行仿真,探索拥堵的传播规律,这对城市的可持续发展具有一定的现实意义。本文首先从交通流拥堵扩散规律和宏观基本图（MFD）出发,对国内外研究现状进行分析,归纳现有的研究成果,基于此提出本文的研究内容和技术路线。其次在交通流相关理论的基础上,对区域路网的时空特征展开研究。拥堵强度及其特征的量化是研究拥堵特征的基础,通过地图数据和固定点采集方式获取实际路网的交通运行数据,提取区域的交通流特征参数并转化为出行时间指数,将区域路段速度参数按K-Means聚类算法进行划分。通过速度和出行时间指数数据对各类路段的交通流时空特征进行分析,结果表明城市路网交通流在时间维度上存在相似性和周期性,空间维度上相邻道路间具有一定的相关性。基于交通拥堵的时空特征,以交通波模型和Van Aerde模型为基础,通过宏观角度来研究交通拥堵扩散规律,提出路网交通拥堵的扩散模型。首先分析路网的交通流三参数,分别构建路段和路网交通流扩散模型,对模型的路网流量、密度和速度参数进行分析,并且考虑了交通流在实际路网运行过程中的排队现象以及路段口的分流情况。其次对模型的拥堵扩散速度和拥堵消散速度进行求解,并利用主成分计算方法分析路网中各路段间的关联程度。最后根据模型中的交通流参数和MFD对路网承载力进行求解,以此来判定路网的拥堵状态和运行水平。最后,在交通拥堵扩散模型和MFD特性的基础上,进行路网仿真实验,以不同交通需求方式分析区域路网的拥堵扩散规律。依据仿真检测数据分析路网拥堵的各项指标,并输出路网的MFD,计算出路网承载力的值,并在仿真过程中对区域路网的各个子区分析路网交通运行状态变化和交通拥堵扩散规律。