城市区域的机动车尾气排放日益严重,使空气质量逐渐降低。若能在景区,教学区,商业街等户外人口密集的特定区域减少尾气排放,降低污染物浓度,会有益于人们的健康。本文以城市交通区域的交通系统为研究对象,从宏观交通流模型和机动车污染物排放模型入手,以区域内的信号灯控制和机动车通行流量限制为手段,探求满足区域高空气质量的需求的优化控制策略。全文的主要研究工作总结如下：(1)利用城市某区域实际交通路网数据建立微观交通仿真模型,构建仿真模型参数校准流程,筛选出贴近当地交通流特性的模型参数方案。以商业微观交通仿真软件Aimsun为例,实施具体校准流程。为减轻仿真工作量,引入拉丁超立方抽样产生少量的校准参数方案组合并二次开发了商业化交通仿真平台Aimsun的I/O功能。实验结果证明已校准的Aimsun仿真模型具有较高的准确度。(2)提出并建立基于环境约束的区域的双层规划模型：上层规划是以最小化区域总旅行时间耗费为目标,以信号灯协调控制为决策变量的优化命题。利用改进的城市宏观交通流模型模拟区域的交通流,以典型的十字交叉口和T型交叉口相位结构和相序变换的规则作为信号灯配时约束；下层规划是以最大化满足交通通行需求为目标,以区域限流为决策变量的决策问题。应用机动车污染物排放模型和扩散模型计算区域的污染物浓度,并将其作为下层优化的环境约束条件。实际路网数据仿真证明建立的交通流模型与已校准的Aimsun模型平均相对误差在10%之内。(3)针对所提出的双层优化模型,分别给出了干线和区域的上层优化模型求解算法。实际路网数据仿真实验结果表明：提出的解决方案在保证空气质量的同时可以有效地减少总旅行时间耗费和污染物浓度。