交通信号控制能够有效地改善道路交通的秩序和效率,交通信号控制方式已由单点固定配时信号控制发展到联网自适应信号控制,在城市道路交通发展过程中发挥了举足轻重的作用。目前,交通信号控制系统面临的最大问题是难以对拥挤交通流进行有效疏导。因此,对城市道路网络中的交通拥挤状态进行实时判别,并在不同的交通状态条件下采用不同的信号控制方式,对于提高路网的运行效率和减少交通拥挤的持续时间具有重要意义。本文以城市道路网络为对象,对交通状态判别方法和局部拥挤条件下交通信号自组织控制方法进行了深入研究。在城市道路交通状态判别研究方面,针对交通信号控制的需要,分别从定性和定量的角度对城市道路交通状态进行了界定,以能够实时获得的各类交通数据为基础,设计了城市道路交通状态评价指标体系;在分析交叉口饱和度和服务水平的概念及其计算方法的基础上,针对不同种类的动态交通数据,分别设计了路段和交叉口交通状态判别的标准与方法,为及时发现城市道路网络中的交通拥挤、实施交通信号控制方式的切换提供技术支持。在局部拥挤条件下交通信号控制方法研究方面,针对自适应信号控制方式疏导拥挤交通流效果不够理想的现实,以优先放行拥挤流向且使交叉口放行车辆数最大为目标,提出了一种非常规的、无信号周期、无固定相位相序限制的自组织交通信号控制方式。基于自组织信号控制方式,针对不同的动态交通数据种类,设计了两种单点自组织交通信号控制方法(TSS-CII),适用于对较小范围内的交通拥挤进行疏导;以此为基础,提出了一种干线交通信号的自组织控制策略及其信号配时方法(TSS-CAI),并设计了一种有效带宽实时评价算法,以确定不同干线交通信号控制方式的切换时点,适用于对沿干线方向分布的交通拥挤进行疏导;最后,以路网中的关键拥挤交叉口为中心,以动态小区划分为基础,提出了一种区域交通信号的自组织控制策略与配时方法(TSS-CDI),适用于对较大范围内的交通拥挤进行疏导。以当前的主流微观交通仿真软件之一VISSIM4.2和Visual Basic6.0为工具构建实验平台,并建立了UTC-CI(Urban Traffic Control for Congested Intersections,UTC-CI)实验环境,对上述方法进行了模拟验证。结果表明,本文提出的交通状态判别方法和相关信号控制方法,在减少拥挤持续时间方面具有预期效果。本文的研究内容、研究方法和研究结论是对局部拥挤条件下城市道路交通信号控制方法的一个探索,可以为城市道路交通拥挤的快速疏导提供一定的理论依据和工程参考。