交通信号控制作为缓解城市交通压力、提高路网运行效率的重要手段,引起了国内外学者的广泛关注。如何针对强关联、高随机、复杂的交通系统,科学合理地分配道路的通行权,是城市交通控制系统所面临的巨大挑战。本文先总结了国内外在城市交通信号控制领域的研究现状,分析了现有信号控制方法的优缺点,并在此基础上对原有控制优化方法进行改进,按照单交叉口控制、干线协调控制和区域协调控制的顺序依次展开研究和探讨,主要研究工作包括如下三个方面：第一,提出基于交通需求的单交叉口智能控制方法。根据历史数据对单交叉口一天中各时段的交通需求进行数据统计,计算各车道组的车辆到达率,并以此为依据来选择控制相位序列,以提高每个相位的绿灯时间利用率。进而根据交通数据统计结果来确定各相位的初始绿灯时间,并检测各相位实际的车辆到达情况,对绿灯时间进行在线调整,从而使控制方法具有一定的自适应性。通过微观软件的模拟仿真,验证了该方法在不同交通需求情况下的可行性和优越性。第二,提出基于最大绿波带优化模型的干线智能协调控制方法。为了使干线上各交叉口有一定的自主能力,系统采用两层分布式控制结构。上层干线协调层主要负责相位序列的选择、绿信比的确定和基于最大绿波带变带宽优化模型的控制方案的生成；每个交叉口都是一个下层控制层,在进行控制策略实施的同时,能够根据检测器检测到的车辆到达情况适当地修正每个相位的实际绿灯时间,以增加绿波带的宽度。仿真结果表明该方法的控制效果略优于传统的绿波带控制,大幅度地提升了干线的整体性能。第三,提出基于子区划分的区域绿波智能协调控制方法。系统采用三层分布式控制结构,集子区动态划分、根据子区类型自主选择相应的优化协调方法、各路口绿灯时间自动在线微调等功能于一身。其中,为使路网的子区划分更加科学有效,划分采用多重指标、二次划分的方式。先用基于距离、流量、周期三大原则的综合指标对子区进行粗划分,以确定那些需要协调和无需协调的路段：然后按粗划分指标从大到小的顺序遍历路网,以绿波带带宽达到率为指标对子区进行再次细划分,克服了现有划分方法无法事先保证子区内协调控制效果的缺点。并以绿波带带宽达到率是否达标为子区调整条件,引入“调整指数”的概念来对子区进行在线调整。最后选取杭州市中一块实际路网区域作为算例进行模拟仿真,通过对比分析,说明了系统能显著地改善路网的通行能力：新的子区动态划分方法具有良好的稳定性和高效性。