在实际交通环境中,因不同外界因素干扰,道路会出现各种情况叠加的交通现象,导致交通态势发展与演化更加复杂,增大了交通管控部门的管控压力与难度。因此,需要研究不同干预条件下的高速公路交通态势演化过程,寻找交通问题矛盾点,为交通管控策略的调整与优化提供理论依据。本文针对不同干预条件下的交通流变化情况,分别设计了无外界干预、交通事件干预及交通管控干预下的高速公路交通态势推演算法,用以推演高速公路交通态势变化。首先,将应急管理领域的态势推演概念引入到交通领域,确定将高速公路交通态势推演作为研究对象,从交通流理论、交通态势推演、元胞传输模型三方面对现有研究进行了总结,并给出了文章的主要研究内容及技术路线。其次,以交通流理论为基础,结合实际数据分析了无外界干预条件下的交通流特性,并基于预处理过的数据标定了交通流基本参数,然后研究了交通事件干预和交通管控干预对交通态势推演的影响,为后文高速公路交通态势推演算法的设计提供理论支撑。然后,根据交通态势推演多元变换需求,选择元胞传输模型（Cell Transmission Model,CTM）作为算法的原型基础,并分析了模型的局限性。从元胞长度可变和亚稳态理论的角度出发改进基本CTM模型,得到了面向无外界干预的可变CTM基本模型（VCTM＿LS）;从通行能力可变和速度可变的角度出发改进可变CTM基本模型,得到了面向有外界干预的可变CTM衍生模型（VCTM＿LS,C&V）,为不同干预条件下的交通态势推演算法的设计奠定基础。基于态势描述的需要和可变CTM模型的特点,选取了出行延误、拥堵影响范围和拥堵持续时间等指标用于表征高速公路交通的态势变化。最后,基于可变CTM基本模型设计了面向无外界干预下的高速公路交通态势推演算法,并在京藏高速实际数据基础上实现了交通态势推演全过程,结果表明该算法得到的推演效果良好,密度误差为8.28%,满足精度要求;基于可变CTM衍生模型设计了面向交通事件干预下的高速公路交通态势推演算法,分别给出了不同强度等级、不同持续时间、不同派生事件情景下的交通态势推演过程,并分析了不同条件的交通事件对交通态势指标的影响;在交通事件干预的基础上,设计了面向交通管控干预下的高速公路交通态势推演算法,得到了不同管控策略干预下的交通态势推演过程,并分析了不同类型及联合管控策略对交通态势指标的影响。