城市信号交叉口是交通流产生冲突的主要地点，其通行能力的大小制约了整个路网的通行能力，而左转车辆又是信号交叉口交通管理的重点和难点。本文总结已有研究的成果及不足，结合实测数据，运用理论分析和交通仿真相结合的方法，对城市道路信号交叉口左转车道通行能力的交通流特性、通行能力进行了研究。对于拓宽条件下多左转车道，首先应用数理统计学方法对其交通流运行特性和饱和流率进行了研究。发现对于拓宽条件下的多左转车道来说，当左转专用绿灯相位时间大于渐变段下游第一车道内排队车辆释放所需的时间时，左转车道内车辆的流释放流率呈现出明显的两阶段特性。结合该特性给出了通行能力的计算模型，并采用仿真的方法对模型进行了验证。通过与HCM提出的方法对比发现，文中提出的模型更能合理的计算拓宽条件下多左转车道的通行能力；对于设有待行区的左转车道，在分析了设有待行区左转车道的特点基础上，确定了计算其通行能力所需的参照断面和损失时间。然后以饱和流率法为基础，建立了设有待行区的左转车道通行能力模型，并结合实测数据，利用线性回归方法确定了通行能力计算过程中损失时间的计算方法。最后对比了左转待行区设置前后左转车道通行能力的变化，通过对比发现：信号配时条件不变的情况下，设置待行区后左转车道的通行能力随着待行区长度的增加而增加，随着车辆损失时间差的增加而减少；对于允许掉头的左转车道，根据实测数据，运用统计学中的T检验法对左转和掉头这两种不同转向车辆的饱和车头时距进行了分析，发现左转车道上左转车辆和掉头车辆的饱和车头时距存在显著性差异，并据此得出左转车道上车辆的车头时距分为左转车辆车头时距、掉头车辆车头时距两类。然后运用饱和流率修正理论和概率论方法，根据不同的使用目的，给出了两种情形下允许掉头的左转车道通行能力计算模型。最后根据调查的数据，对模型中的参数进行了标定。总的来说，本文的研究成果将为信号交叉口的规划、设计、改造、交通组织、信号配时、交通运行评价以及车道设置提供理论基础。