当代社会中,交通拥堵问题已成为了制约城市经济发展,影响社会生活正常进行的关键问题之一,交通拥堵也问题是交通科学与工程中的基础性研究问题。以信号控制为代表的现代交通控制管理技术,可在较大程度上缓解交通拥堵现象,也是智能交通系统的主要研究与发展方向。基于宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram,MFD)的城市交通信号控制是一类先进的信号控制方法,近年已取得了一定的研究成果。现有研究主要集中在面向单子区或多子区路网的边界控制,但考虑到城市交通路网是一个复杂的整体,交通流相互影响,子区间的协同控制以及子区内部交通流的调控问题仍值得进一步深入研究。鉴于此,本文利用城市路网子区的MFD特性,设计一种基于MFD的城市交通子区协同信号控制方法,通过调控各子区边界以及子区内部车辆的分布以提高路网整体通行能力。论文主要工作如下:1.构建多子区MFD。以实际城市交通路网作为研究对象,在将大规模城市交通路网划分成多个“同质子区”的基础上,利用真实交通数据,结合仿真数据,验证MFD在城市路网中的存在性,拟合得到各子区的MFD曲线并确定相关参数,给出各个子区的MFD特性分析。2.设计子区协同控制目标。考虑子区间的异构性和实际交通需求,提出一种协同策略,该策略将各子区的协同信号控制目标设计转化为约束优化问题的求解。计算路网整体通行能力最大时,各子区的最佳累积车辆数和理想道路占有率,并将其作为各个子区的协同控制目标。3.提出一种子区协同交通信号控制方法。基于子区协同控制目标,针对子区边界交叉口和子区内部交叉口分别设计PI反馈控制器和开闭环迭代学习控制器,给出交通信号控制方案,并结合联合整定策略,进一步协调子区边界和内部交叉口信号配时。通过对真实交通路网建模进行仿真实验,对协同控制前后的各项交通评价指标进行对比分析。4.设计城市交通信号控制仿真系统。对系统功能进行需求分析,设计系统总体架构,建立交通仿真软件与交通信号控制软件之间的交互规则。最后,设计可视化界面对控制效果进行展示。