近年来,随着我国高速公路建设的快速发展,高速公路的网络架构日趋形成。为了充分发挥高速公路路网的整体效益,提高路网运营管理和服务水平,高速公路的监控正面临更高的要求和挑战。本文通过研究高速公路系统控制方法及路网的交通流模型,为高速公路路网实施联网监控提供理论基础与技术方案。主要研究内容与成果如下:1.高速公路短时交通流预测。通过对常用的短时交通流预测方法的深入研究和比较,本文运用卡尔曼滤波理论建立了短时交通流预测模型,并且利用实测数据对预测模型进行实例验证,证实了所建模型的有效性。2.高速公路系统控制方法的研究。在研究各种高速公路系统控制方法的基础上,对入口匝道动态调节控制和主线可变速度控制进行了详细研究,建立了可变速度控制模型和算法,并用仿真计算验证了该算法和模型的有效性。3.高速公路路网交通流模型的建立。通过对前期制定的三种高速公路路网建模方案的深入研究、分析和比较,本文以METANET仿真工具为基础,建立了具有中国特色的区域高速公路路网交通流模型;论文将单条高速公路模型和METANET模型进行比较,说明各自适用场合,为实现高速公路路网交通控制提供交通流模型。同时,论文创造性地对原始模型进行了扩展:增加对出口匝道上交通流处于阻塞状态下的描述以及可变速度控制对交通流的影响的考虑,使其更符合实际情况,并且选取禄口机场高速公路为对象,对模型的参数进行辨识。本文以“江苏省高速公路联网监控系统的监控与接口技术的研究”科研项目为研究背景,研究工作既具有很强的实际工程背景,又具有重要的理论价值,填补了国内高速公路路网交通流建模领域的空白。