由于城市交通基础设施的容量和交通流现状的不相适应,容易出现交通流溢流和蔓延等各种引发局部拥堵问题,导致道路使用者的时间浪费和较差行车体验。因此本文结合孤立交叉口及干线系统进行研究,通过对信控方案直接优化以改善以上问题,主要研究工作如下:(1)本文考虑了交通需求与车辆到达数以及进口道周围土地因素影响之间的关系,在交通波传递分析的基础上应用三层贝叶斯网络构建交通到达量、车辆到达时间和旅行时间之间的关系,引入期望最大化算法学习隐变量参数,以获得准确的交通需求量及延误时间,作为优化模型的主要输入数据。(2)提出了以双环相位结构为基础的自适应信号优化方法,从相位方案、控制参数和求解算法三个角度进行优化。从交叉口存在流向不均衡问题出发,考虑NEMA相位方案,根据不同交通状态和实际交通需求量,建立综合性能指标优化模型。最后提出带精英选择策略的非支配排序自适应遗传算法(NSAGA-Ⅱ)对模型进行求解,得到自适应调整的最优双环结构控制方案。(3)提出了以防溢流为约束的干线协调优化模型。根据单点交叉口自适应信号控制优化确定干线协调所需周期长度,通过气象因素修正交叉口间车队速度范围。引入与流量相关的性能指标系数,构建多目标优化模型。最后采用微扰动和混合变异的精英反向学习差分生物地理学优化算法求解模型,通过模拟物种迁移实现问题求解,验证了该算法对于解决本文提出的问题具有良好的全局寻优能力。本文结合济南市局部交叉口进行案例分析,对比案例交叉口在论文所述控制方法与现状方案下的评价指标,证实了本文建立的模型可在一定程度上起到降低车辆受到相位影响的延误,提高交叉口服务水平的作用。