交叉口作为城市交通网络的瓶颈,解决好各个交叉口的通行问题有助于缓解城市交通压力。为了提高交叉口的通行能力,近年来一些非常规交叉口的概念被提出,其中的出口道左转交叉口及排阵式交叉口由于其不需要对交叉口几何结构进行大规模修改,在我国大连、深圳、济南等城市开始实际应用,并取得了较好的效果。然而现实情况下交通存在明显的波动性,出口道左转交叉口及排阵式交叉口由于其特殊的几何设置形式,不合理的设计及控制方法极易出现控制失灵的情况。本文分析了两种交叉口的交通运行特性,同时考虑了交通供给和需求的波动性。提出了三种考虑不同鲁棒性目标的随机优化模型,并基于此对这两种交叉口不同情况下的适用性进行了研究,对于优化其实际应用效率以及提高应用率具有重要意义。首先,在对这两种非常规交叉口研究现状的基础上,结合交通工程理论对交通运行特性进行分析,阐述了主、预信号的协调关系并分别建立了适合的相位相序模式。通过分析车辆运行特性,对现实情况下影响饱和流率的包括受信号控制影响及不受信号控制影响的因素进行了分析、建模,为后续建立考虑交通需求及供给波动性的随机优化方法奠定基础。其次,确定了以车均延误作为优化目标,结合交通流理论对两种非常规交叉口的延误进行了建模。以几何设计及信号控制方案为优化参数,分别从考虑鲁棒性的不同角度以平均值-标准差最小、条件风险值最小和最大值最小化为目标,充分保证主、预信号控制、转向车道数量、综合功能区（排序区）长度等约束条件,并考虑影响饱和流率的修正参数建立了基于情景的随机优化模型。本文采用改进的遗传算法对模型进行求解,并搭建了具有较好交互性的平台。通过算例分析,对算法的准确性和三种随机优化模型的优化效益进行了分析,确定了三种模型对于提升鲁棒性的不同特点,其中平均值-标准差模型和条件风险值模型可以在保证效率的情况下有效提高系统稳定性,最小最大值模型对于最不利情况具有最好的优化效果。通过随机优化模型为后续考虑交通波动的适用性分析创造了公平合理的对比环境。最后,充分考虑了两种非常规交叉口在现实中的三种应用形式:全进口设置、主路对向进口设置以及单一进口设置。从道路、交通的角度确定了包括交通量、交通波动量、转向车比例以及进口道数量等影响因素。以平均延误及延误最大值为目标,选用条件风险值模型以及最小最大值模型对不同影响因素下三种交叉口进行优化。通过对比最优方案下的指标值,确定出口道左转交叉口、排阵式交叉口以及常规交叉口应用的优先级。通过对影响因素进行敏感性分析,较为全面地确定两种非常规交叉口的适用性,提高其实际应用的合理性。