城市信号交叉口的控制优化主要包括信号优化及车道控制等方面,而随着城市交通量的剧增,交叉口内不同车流通行需求不断增加,对交叉口有限的时空资源造成巨大的压力。并且,交叉口内左转车辆发生的冲突是导致车流通行效率下降的主要因素。因此,针对提高左转车流行驶效率的研究与分析不断的增加。传统交叉口组织优化方法虽然能够解决较多拥堵问题,但在城市交通流高峰期间的优化效果会受到交叉口的几何空间及信号控制的限制,无法进一步的增加交叉口的通行能力和运行效率。在提高交叉口通行能力的探索中,逆向可变车道的组织优化方式可对受空间约束的交叉口提供更多的优化服务。因此,有必要针对我国复杂的交通环境对左转车流的组织方式进行进一步的优化。论文主要从信控交叉口设置逆向可变车道的三个方面进行分析与构建模型:适用条件、交通流参数分析和控制优化建模。逆向可变车道的适用条件分析是针对模型构建的基础,交通流参数分析和控制优化建模是分析适用条件的拓展与应用。适用条件分析层的主要研究对象包括逆向可变车道的适用条件及运行特性。针对左转交通流在逆向可变车道内的运行机理,分别从交叉口的渠划条件、流量条件和信号控制方式进行分析,给出相应的设置条件。在此基础上,使用视频跟踪技术记录左转车辆在逆向可变车道内的行驶轨迹,提出了设置逆向可变车道后的左转车流在运行过程中可能产生的安全风险,并对该风险进行分类与分析;针对逆向可变车道的运行条件,合理地提出保证逆向可变车道安全行驶的相应交通标志与标线实施方式。交通流参数分析层主要从时间特性和空间特性两个角度,分析设置逆向可变车道后的左转车流相互干扰程度、冲突特性以及左转交通波模型的修正。在左转车流干扰分析方面,通过视频记录并提取出逆向可变车道与相邻左转专用车道内车流的行驶轨迹,将两股车流的轨迹分别进行拟合,根据拟合后的轨迹分布进行分析,得出设置逆向可变车道后左转车流在交叉口不同位置相互干扰程度;以后侵入时间为冲突指标,研究左转车流在释放阶段的冲突程度,确定冲突区域,并通过统计分析设置逆向可变车道后的左转车流在交叉口出口处的后侵入时间分布,为后续建模提供冲突安全约束;在左转交通波优化方面,根据逆向可变车道的预信号控制方式,对左转车流的到达释放的过程进行分析,建立逆向可变车道的左转车流交通波模型,并以Logit模型为基础对左转车辆的换道行为进行建模,为下文的逆向可变车道最优分配模型中的控制参数及模型构建提供基础。控制优化层则是利用适用条件分析层和交通流参数分析层的结论,从时间资源分配和空间资源分配两个方面出发,建立逆向可变车道双层优化模型。其中下层为交叉口各进出口车道基于交通需求的分配模型,包括交叉口各进出口车道的分配方式以及相应的预信号与主信号的配时方案。上层为逆向可变车道控制模型,包括预信号的信号时长、逆向可变车道长度优化以及相应的约束条件,并以交叉口车距延误最低及逆向可变车道释放的左转车辆数最大为优化目标。最后,对本文提出的优化模型与常规交叉口设置逆向可变车道的通行方式进行对比,基于实际的交叉口环境给出了相应的案例分析,应用多目标遗传算法在信号控制及交通流运行的约束条件下对双层规划模型求解。综上所述,论文通过对信控交叉口设置逆向可变车道后左转交通流运行机理的研究,首先对设置逆向可变车道后左转车辆的行驶特征与驾驶行为开展研究,利用轨迹跟踪技术分析了设置逆向可变车道后左转车辆的释放过程及安全特性,可以应用于适合我国交通环境的微观交通流仿真系统;其次,构建了逆向可变车道的左转交通波模型及左转车流换道选择模型,能够更好地服务于我国交通环境下的左转车流效能评价;最后,提出了逆向可变车道最优分配模型,根据模型中不同参数的约束条件确定逆向可变车道的长度、车道数及信号控制方案进行优化,同时验证了研究方法的有效性。