随着城市化进程加快，城市规模急剧膨胀，城市交通问题变得更加尖锐，已经成为一种城市病。原来单纯的开环定时控制和单点控制已经不能解决城市交通网络的阻塞问题；同时随着人们生活的质量改善，以及超大型国际会议的承办，现代交通需求提出了更高的质量和效率要求，这就对城市交通控制和管理提出更高更紧迫的要求。在这个背景下，本文提出：单个交叉路口应采用闭环的自适应信号控制策略，同时作为道路网络的一个节点，单个路口必须肩负起交通网络信息收集的任务，构建“一体化”系统的区域社会与交通信息数据库，并提供实时更新信息，为道路网络规划、建设和管理提供科学决策的信息基础，同时为交通信号区域协调控制打下坚实的基础。 本文首先分析路口采用信号控制原因和条件，各种信号控制方式的原理和优缺点，为路口采用何种管理策略提供实用有价值的参考。文章还分析信号控制系统的基本结构，为实现区域协调控制和城市道路网的交通状态信息集中方法提供了框架思路。 其次对单点的自适应信号控制作了深入的分析，将信号控制系统分成了四个子系统：交通信息采集子系统、参数预测子系统、配时生成子系统和配时运行子系统。分析了交通信息数据采集子系统的软硬件结构层次，参数预测中的车道车流量预测和排队长度估算。在配时运行子系统中，提出了一种配时改变投票决策算法流程，它能够较好地保证系统的鲁棒性和适应性，不会出现系统配时频繁震荡。 接着对信号控制自动配时作了非常细致的研究。为了实现在计算机中描述各式各样的实际路口的目的，提出了一个通用的路口模型和映射矩阵的概念；为了论述车流向的冲突问题，提出冲突矩阵概念。该算法巧妙运用了近世代数中加法群的理论思想，并作了一些改进。 本文还分析了配时生成过程和最优配时搜索问题。配时问题首先是相位的车流向组合问题，对一个米字形路口来说，组合数是48！种可能，使穷举法不能使用。首先要降低组合数，冲突矩阵是降低组合数的一个重要依据，同时还有其它依据，从而使穷举法可以使用，但是搜索速度慢，不能满足系统实时性要求。本文从确定绿灯时间长短的车道短时车流量出发，提出了相位的车流向组合效率的概念，以此为理论根据，提出了基于车道短时车流量需求预测值生成最优配时的快速算法。该算法能够满足系统的实时性要求。还提出了在生成配时根据路口各车流向车流量分布状况的改变，合理改变相位的车流向组成的观点，解决了信号控制系统的长期适应性问题。 最后对信号控制下城市道路网最优路径搜索等问题提出了一套基于交通状态实时信息库的解决思路。城市道路网络的拓扑一般采用图来描述，本文针对两点间最优路径这个特殊问题的需要，提出用等价“树”来描述图的概念和方法，然后对树进行修剪，寻找到最优路径。