随着我国城市化进程的加快、人口和机动车数量的猛增,交通拥堵问题已经成为人们关注的焦点。引发交通拥堵的原因多种多样,随之推出的解决方法层出不穷。在一定条件下,由不同时段交通流分布不均衡引发的拥堵问题可通过设置可变导向车道解决。因此,如何将可变导向车道控制和信号配时方案协同优化成为了一个重要课题。本学位论文摒弃以往依次优化周期时长、绿信比和相位差的做法,在HCM2000车均延误模型基础上,增添了对可变导向车道和短车道的考虑,将最小化干线交叉口群车辆总延误作为目标函数,可变导向车道功能、相位有效绿灯时间、相位差作为决策变量,建立考虑可变导向车道设置的干线道路时空资源优化模型。为保证时段切换时车辆能够平稳运行,设计了控制时段实际切换时刻的计算方法和可变导向车道标志控制方法,力求丰富和完善可变导向车道控制理论。为了系统地阐述以上模型与方法,本文共分五个章节。第一章介绍了研究背景与意义、国内外研究现状以及研究目标、内容和方法;第二章详尽地阐述了优化模型的建立过程,包括车均延误模型改进、时空资源优化模型建立、模型普适性分析、可变导向车道标志控制方法提出等;第三章和第四章分别采用一个孤立交叉口和三个连续交叉口进行案例分析,通过MATLAB数学软件求解模型获得优化方案,运用VISSIM交通仿真软件模拟实际路网,使用信号控制逻辑工具VisVAP编辑信号配时方案,对比分析车辆在优化方案和现状方案控制下的运行效果,验证优化模型和控制方法的有效性。第五章总结了研究进展,并提出了工作展望。研究成果表明,所建立的干线道路时空资源优化模型具有良好的普适性和可靠性。该模型不仅适用于干线交叉口群,而且适用于孤立交叉口或成对交叉口;既能考虑可变导向车道设置,又能考虑短车道设置。针对全时段,使用干线道路时空资源优化模型设计的可变导向车道功能和信号配时方案能够降低所有交叉口的车均延误和排队长度。针对不同时段、不同交叉口、不同流向,优化模型能够提升绝大多数研究对象的运行效果。此外,所提出的可变导向车道标志控制方法能够保证信号配时方案顺利切换,并能使交通流在时段切换过程中安全运行。因此,本文的干线道路时空资源配置方法不仅能够合理设计孤立交叉口和干线交叉口群的信号配时参数、有效规划车道功能,而且能够保证车辆平稳运行,可为缓解城市交通拥堵提供一定的参考和依据。