可靠完备的数据是ITS研究实践的重要前提,一直制约着交通分析方法的发展与实际应用。目前,我国高速公路根据通行里程对过路车辆收取相应费用,产生了海量的车辆收费记录。收费记录中包含通行车辆进出路网的站点、时间信息以及车辆自身的信息,这类数据具有现成、实时联网在线等特点。利用车辆收费数据进行反演,能够在线实时反映全路网各个路段的路况(车流密度、平均速度等),辅助运营者实时监测。通过对反演结果的分析,可以研究高速路网交通参数的时空变化规律,帮助发现异常的时空分布,便于进一步分析。另外,反演是交通流预测的基础。因此,对高速路网的反演,既有助于运营者管理的实际应用,又具有理论方法的分析意义。　　 用传统的交通仿真模型对车辆收费数据进行仿真,存在以下问题:(1)车辆收费数据信息量少,只有OD时间信息,道路上的交通参数均未知;(2)假设交通流是同质的,而高速公路交通流复杂且是异质的;(3)模型运行时其参数不变;(4)OD分配率已知,缺乏根据结果与实际数据的偏差进行校准的机制。　　 为了解决以上问题,本文提出了交通流反演的概念,建立基于三相态交通流理论和元胞传输思想的实时交通流微观反演模型,并将动态数据驱动的思想引入到模型中。根据实时的收费数据,反演路网的运行状况。论文的主要工作如下:　　 (1)异质交通流建模　　 高速公路不同车型车辆行为差异明显,因此属于异质交通流。在交通流反演过程中,对异质交通流分别建模进行反演,提高反演的精度。　　 (2)基于三相态交通流理论和元胞传输思想的历史交通流反演建模　　 交通流复杂多变,不同的时空条件下,交通流的运行状态不同。文章基于三相态交通流理论,对元胞内不同状态(自由流、同步流、阻塞)的交通流、以及交通流状态变换(崩塌效应和紧致压缩效应)进行反演,元胞间流量基于元胞传输的思想进行建模,使得反演结果更加符合实际交通流的运行状况。　　 (3)实时交通流微观反演系统的设计与实现　　 实时交通流反演面临的主要挑战是实时数据OD信息的不完整性,针对这一挑战,设计了实时交通流反演系统,包括模型初始化、OD矩阵估计、旅行时间预测、反演模型和动态数据驱动的模型校准五个模块。　　 文章最后利用山西高速路网收费数据进行试验,并对反演结果进行可行性分析,为实现高速路网交通流实时监控提供了新的思路。