信号交叉口处的交通流由于受信号灯控制而演变成时走时停的运行状态,该状态导致车辆平均行驶速度低,交通出行延误大,进而影响整个路网水平的运行效率。信号交叉口通行能力的大小,直接决定整个城市交通的运行状态,但是目前并未有行之有效的科学方法在短期内提升信号交叉口的通行能力。车联网技术的日渐成熟,为短期内实现信号交叉口通行能力的提升带来了新的契机。因此,本文以车联网技术为依托,在混合交通流环境下,深入分析影响信号交叉口通行能力的因素,提出预停止线车辆诱导驾驶策略,通过理论分析与数值实验研究了预停止线车辆诱导驾驶策略下信号交叉口处的交通流运行状态,并探讨该策略对车辆油耗的潜在影响。具体研究工作如下:（1）通过实地调研信号交叉口交通流特性和通行能力,提出预停止线车辆诱导驾驶策略。在既定的信号配时和交通几何特征下,利用实测数据深入分析交叉口处交通流的运行特性及其通行能力,得到信号交叉口处通行能力的主要影响因素（车辆平均车头时距和启动加速时间损失）,提出预停止线车辆诱导驾驶策略,减少交叉口处车辆行驶的平均车头时距,并按照引导、规范车辆驾驶行为的原则,设计符合实际的信号配时算法,对预停止线环境下的主预信号进行协同优化。理论分析和数值实验均表明预停止线车辆诱导驾驶策略能够有效提升信号交叉口的通行能力。（2）基于车联网环境下,针对预停止线车辆诱导驾驶策略提出考虑速度引导技术的新微观跟驰模型。新模型在预停止线车辆诱导驾驶策略基础上考虑了车辆通信技术对信号交叉口通行能力的影响,揭示车联网环境下信号交叉口的自适应控制机理和交通流运行基本特征,分析速度引导技术对混合交通流跟驰行为的影响。仿真实验证明该方法对信号交叉口通行能力具有积极效果,并可在联网车辆较低渗透率的情况下实现。（3）针对信号交叉口处的车辆油耗特征,基于伪光谱解法,提出以车辆油耗最小值为目标的最优控制模型。依据信号交叉口处车辆行驶状态变化的特点,提出多阶段最优控制模型。对预留区域内行驶车辆的油耗单独优化,得到合适的预留区域长度和与信号配时,并通过多阶段最优控制模型进行验证,确保在整体上实现信号交叉口通行能力与车辆油耗的协同优化。将提出的多阶段最优控制模型与其他学者的最优控制模型进行对比,仿真实验表明,预停止线车辆诱导驾驶策略下的最优控制模型能够更好的在智能车辆低渗透率下实现信号交叉口通行能力与车辆油耗的协同优化。