城市干道相邻的交叉口互相关联和影响,有效的城市干道协调控制才是城市交通拥堵“顽疾”的“治病良方”。现阶段,我国道路协调控制主要基于大量环形线圈检测器,由于其故障率高达30%以上,控制效果差强人意;另一方面,多时段控制对有明显规律的交通流调节效果显著,较之感应控制、自适应控制性价比更高。本研究结合两者,对城市干道多时段协调控制优化进行深入探讨和研究。首先,针对国内外研究现状存在的算法复杂程度高、计算量大、计算结果准确度偏低等问题,利用指数平滑异同移动平均法对交叉口缺失交通数据进行修补,进而综合快速聚类和系统聚类的优点,提出适用于历史交通流量数据处理的高效精准的混合聚类分析方法对其进行分析,并以Silhouette评价指标作为聚类终止条件。分析当中考虑到交通流时序性特点,进行了相关的“奇异点”消除处理,得到单个交叉口基于混合聚类的多时段控制优化策略。其次,将多时段控制扩展到城市干道协调控制。利用交叉口关联度模型与隶属度函数进行干道协调控制的范围判定,对需要进行协调的交叉口历史交通流量数据按前述方法进行混合聚类分析,得到初始多时段控制方案。在此基础上,以干道带宽最大和沿线交叉口车均延误最小为目标,建立了干道多时段协调控制优化模型,并采用多目标粒子群算法对其进行求解,通过排队长度、周期长度、方案带宽时间差的检验使优化结果更符合实际情况。再次,考虑到多时段控制方案切换引起交通流波动,可能会对交通控制整体效益造成影响,研究合适的过渡策略减小多时段方案间的切换造成的扰动。引入了离散选择多项Logit模型,选取特征变量建立了过渡方案选择的效用函数,并进行了相关参数检验,选取目标场景下概率最大方案为方案切换的过渡策略。最后,选用江苏省苏州市交通流特征明显的城市干道滨河路作为案例分析对象,对本研究的成果进行验证分析。结果表明:优化后的多时段控制方案可以更好地适应交通流的波动,使车均延误减少9.79%,其中对时序性的考虑有效避免了控制方案频繁切换对混合聚类改善效果的影响;多时段协调控制优化方案与现状控制方案、交叉口混合聚类模型相比,沿线交叉口车均延误分别降低12.63%和2.45%,干道多时段的总方案带宽分别增加0.98%和23.51%,且方案切换对交通流扰动的可能性降到了最小;通过离散选择模型判断得到的最大概率多时段过渡方案,过渡仿真结果最好,结果与模型预测相符。