随着城市规模的不断扩大以及城市人口和车辆的快速增加,以汽车为主要工具的城市交通消耗的燃油将会随之增加。为节省能源,不仅要改进汽车自身的性能,而且还应研究城市道路交通条件及设施对汽车燃油消耗影响的规律。本文将汽车的燃油消耗作为汽车出行广义出行费用的一部分,研究当车辆技术特性、气候条件、海拔高度、燃料质量、驾驶水平相同时,一方面针对城市道路交通管理者而言,调整交叉口的信号控制方式以达到降低能耗的目的,另一方面针对城市道路交通使用者而言,对于行驶路径的选择对汽车燃油经济性的影响进行研究。首先,本文详细分析了汽车燃油消耗的方式和汽车当量燃油消耗的计算方法。以这些理论为基础,首先对信号交叉口汽车的运行过程进行了分析,接着研究了汽车在通过信号交叉口时减速、怠速停车、加速离开过程中的燃油消耗,并得出了相应的计算方法。在此基础上,建立了信号交叉口的汽车燃油消耗增量模型,并对该模型的应用进行了分析。该模型可为信号交叉口的信号配时的优化、交叉口设计与渠化、运输成本分析等提供参考。其次,本文研究了一种驾驶员与信号控制相互影响的改善出行能耗的方法。与传统的智能驾驶员IDM模型进行比较,新建立的智能驾驶员IDMP模型对改善出行能耗费用起到积极的推进作用。无线信息传输网络用于传递信号控制信息所需的数据。我们的初步结果显示:在城市范围内的出行,最多可以节省25%的能耗费用。而后,本文提出一种能体现包括时间和能耗在内的综合广义费用最低的信号配时方法,以寻求一个最优的信号周期和绿信比来减少能源消耗。交叉口信号配时的主要设计参数是信号周期和绿信比,传统的交叉口信号配时方法中周期时长是以车总延误最小为目标来确定的,而绿信比是按照相位车辆流量比来分配的,也就是说,传统的信号配时方法将大型车辆与其它车辆同等对待。大型车单车能耗明显大于小型车辆的单车能耗,这对于交通流量中大型车辆比例较大的相位来说是不公平的,不能体现“节能降耗”的思想。另外,本文还研究了在单个的信号交叉口的信号设置优化方法,优化不是以时间费用最低为目标,而是将出行的能耗费用考虑在内,改进了VISSIM的性能指标,除延误和停车次数外还加入了油耗的指标。并且对比两种性能指标优化方案的区别,发现在环境最优和用户最优两者之间存在一定的冲突,如果要减少燃油消耗,行程时间和延误的稍微增长是不可避免的,因此综合考虑出行的时间费用和出行的油耗费用是交通控制应当遵循的原则。最后,基于道路交通网络中的居民出行状况,给出了广义出行费用的定义,不仅仅考虑了出行的时间成本,还考虑了出行的能耗成本,并且将两者之和作为衡量广义出行费用的标准。建立了以广义出行费用最低为目标函数的交通分配模型,并将传统的BPR函数模型根据国内交通机非混行的状况,提出了改进的BPR函数模型。最终得到,在特定的交通网络中,以车辆出行的能耗量与总的出行时间之和达到最低为目标,行驶车辆在各路段上的最佳流量。论文的研究成果为协调满足车辆出行的环境需求和时间需求提供了参考依据。