城市快速路的通行效率对城市交通整体运行效率有着巨大影响,然而目前城市快速路的建设水平及其规划的科学程度远落后于人民群众不断增长的出行需求,越来越多的交通问题也随之而来,特别是拥堵范围由城市中心逐渐转向城乡结合部的快速路。因此只有在区域控制方法上进行更加深入的研究,快速路与关联路网拥堵的问题才能够得到有效解决。因此,本文从宏观角度对快速路与关联路网的协同控制方法进行研究,通过分析快速路与关联路网的交通流特性,判别路网的交通运行状态,以此为依据分别对快速路入口和出口分别进行控制优化,并将两种控制方式进行整合,以期能够为缓解城市快速路和关联路网的交通拥堵问题、提高城市路网系统的总体运行效率提供一定帮助。首先,论文从快速路出入口控制研究背景入手,分析其当前存在的问题,确定研究内容。通过查阅文献,分析国内外在快速路出入口控制系统方面取得的研究成果以及快速路控制系统的发展趋势,探究现有研究存在的不足与问题并提出优化思路,设计课题技术路线,为后续研究奠定基础。其次,介绍了快速路基本特性,快速路出入口与关联路网的衔接方式,分析了交通流特性研究的必要性,分别对快速路与关联路网及出入口进行交通流基本参数特征分析并对高峰时段城市路网交通状态进行了判别,为确定快速路出入口控制的主要研究对象提供依据。再次,从研究区域路网整体的角度出发,分别建立了以元胞自动机模型、感应控制算法为基础的快速路入口感应控制模式和以触发式协调控制为基础的快速路出口下游辅路交叉口控制模式。最后,通过整合快速路入口控制与出口下游辅路交叉口控制模式,建立快速路与关联路网的协同控制模型,以天津市黑牛城道快速路东南环及其关联的城市路网作为实例分析对象,利用PTV Vissim专业交通软件模拟路网的实际交通情况,对论文所提出的方法进行仿真评价,仿真结果表明实施入口控制后快速路的排队延误降低了51.91%,平均速度提升了12.29%,路网整体的车均延误降低了22.48%,平均车速提升了20.86%;实施出入口控制后,快速路的性能提升水平与仅实施入口控制相近,路网整体的车均延误降低了44.51%,平均车速提升了44.03%,平均停车延误降低了56.07%,论证了快速路出入口控制系统能够有效地改善快速路与关联路网交通系统的通行状况。