随着社会经济的快速发展,城市人口和机动车保有量随之增加,以汽车为主要交通工具所产生的城市交通燃油消耗量也随之增加。为了节省能源,不仅可以通过改进汽车自身的性能,而且可以通过研究信号交叉口配时方案对汽车燃油消耗影响的规律,从优化交叉口信号配时方案的角度出发,找寻降低城市道路交通系统能源消耗量的策略。因此,本文从改善信号交叉口配时方案的角度出发,首先分析机动车在交叉口处的受阻过程,建立与之相对应的累积延误模型,在该模型的基础上构建了一定范围内信号交叉口累积能耗模型,然后以交叉口延误最小以及一定范围内累积能耗最小为目标构建了信号配时优化模型,最终提出一种比较优化的交叉口信号配时方法。本文主要研究内容如下:首先,对城市道路交通能耗与延误相关理论进行分析。为了更好的找到解决我国能源消耗问题的有效措施,需要掌握整个道路交通系统能耗的影响因素,分别从宏观、中观和微观的角度分析城市交通系统能源消耗的影响因素;规定了不同车型的换算指标,把各种车型换算为统一标准车型便于模型的建立和结果的计算,同时分析了信号交叉口的延误,对后期的研究提供一定的理论基础。其次,构建了一定范围内信号交叉口累积能耗模型。先确定研究对象的特征,通过分析车辆通过交叉口的运行过程,构建了交叉口累积延误模型;在该模型的基础上,构建了匀速行驶能耗模型、怠速等待能耗模型、减速增量能耗模型以及加速增量能耗模型;在此基础上构建了一定范围内信号交叉口累积能耗模型。再次,构建了一种新的信号配时优化模型并对其设计算法进行求解。先分析了目前常用的两种信号配时方法,韦伯斯特法和等效交通量法;根据所构建的一定范围内信号交叉口累积能源消耗模型和总延误模型,建立了一种同时考虑延误和累积能耗的信号配时优化模型;分析并采用遗传算法对信号配时优化模型进行求解,设计算法求解所对应的每一个步骤。最后,实例分析。以安徽省淮北市实际交叉口为例进行分析,针对实际路况对模型进行模型修正;根据实地调查的交通量数据计算出利用韦伯斯特法所得到的信号配时方案,利用遗传算法求解出本文提出的信号配时方法所得到信号配时方案,从而得到三种信号配时方案:现状信号配时方案、韦伯斯特法信号配时方案和本文所设计方法信号配时方案;然后利用VISSIM仿真软件分别计算出这三种信号配时方案所对应的交叉口延误值和累积能耗值;对比分析在这三种信号配时方案下信号交叉口所对应的延误值与累积能耗值,从而验证出本文所设计的信号配时方法得到的信号配时方案优于其他两种信号配时方案。论文探索研究了信号交叉口的一种新的信号配时方法,该方法对降低延误和能耗均有良好效果,对信号交叉口信号配时方案的设计具有指导和借鉴。