随着我国城市化与机动化的持续发展，城市交通供需矛盾日益加剧，交通拥堵现象日益严重，由于资源和经济的限制，城市道路建设和规模扩大不可能长期持续，提高道路通行效率的需求日臻强烈，迫切需要加强对城市交通的智能管理和优化控制，尤其是协调控制。在城市道路交通信号优化设计中，若不考虑路网、路径的协调控制，以单个交叉口运行效果最佳作为设计目标来确定的信号方案意义不大，但优化每个交叉口的运行效果也是协调控制工作中的一项重要内容。对此，本文研究城市路网信号协调控制约束下的单交叉口信号优化设计方法，完成的主要科研工作与取得的研究成果概括如下：
　　1)分析面向城市路网的信号协调控制机理，研究了细化路网协调控制方法，将最小协调控制单元段细化为协调路径，利用协调路径链与协调路径集，实现对于路网中各种协调控制需求的精细化描述，研究了协调路径集的优选方法，进一步分析和确定协调控制的结构与约束。
　　2)考虑协调控制约束下交叉口的通行需求问题，针对传统的信号配时设计方法在处理复杂的搭接信号相位结构下的交叉口绿信比分配时存在的不足，研究了通用的交叉口绿信比分配方法。首先提出了一种基于通行需求的绿信比分配目标函数，然后建立交叉口绿信比的基础分配模型与多轮分配模型，最后给出了绿信比与相位时间的分配流程，设计了一种程序化的交叉口绿信比分配方法，通过对绿信比及相位时间的多轮优化分配，实现了对跨相车流与非关键车流的绿信比优化，能够有效提升交叉口的整体通行效率，使绿信比分配方案设计更加科学合理。
　　3)考虑协调控制约束下交叉口的通行需求问题，在本文提出的通用的交叉口绿信比分配方法上，研究了交叉口相位相序设计与配时同步优化方法。首先根据交叉口协调相位相序及相位时间等约束，考虑行人过街需求，建立相位配时基础模型，然后结合交叉口协调相位的设置情况，研究相位相序设计与配时同步优化方法，最后给出了交叉口信号相位设计与信号配时的同步优化流程，设计了一种相位设计与配时的同步优化方法，实现了交叉口的整体通行效率的有效提升。
　　4)考虑最大化协调控制效益，基于现有干道绿波协调数解算法，研究了干道交叉口协调相位绿灯时间分配方法。首先根据交叉口车流通行需求确定基本信号配时，然后根据现有数解法确定最佳周期与协调相位相序并计算协调方向基础绿波带宽，最后调整瓶颈交叉口绿灯时间直至获得最大双向绿波带设计方案，实现了双向协调相位绿灯时间的优化，为获得全局最优的绿波协调控制方案提供基础。
　　5)考虑最大化协调控制效益，基于现有区域路网绿波协调方案设计方法，进一步研究区域路网各交叉口信号相位时间的优化方法。针对进口单独放行方式下的区域绿波协调控制优化模型各交叉口相位时间分配问题，研究了根据相邻相位时间之和约束条件，以获得最大路网绿波带宽为目标分配交叉口各进口道的相位时间的模型方法，最大化区域绿波协调控制优化模型的协调控制效益。