在城市高速发展的过程中，交通拥堵已经成为阻碍城市生活的重大难题。交叉口是城市道路网的咽喉，它的安全高效通行与否是城市交通路网顺畅的关键。然而面对着不断累增的交通需求，原有的空间几何设计和信号配时方案已然出现不合理的特性。然而交叉口的时空资源总量是一定的，如何合理的分配时空资源，提高交叉口通行效率是一个急需解决的问题。鉴于此，本文针对城市道路交叉口，利用协同优化的控制策略对时空资源展开研究。论文主要研究内容如下：
　　1.对城市道路交叉口时空资源进行特性分析，研究交叉口空间几何设计以及信号配时优化的方法及理论，从而确定交叉口时空资源的联系以及需要相互协调的时空参数设置，在对交通数据获取的基础上，开展时空资源协同优化控制策略研究；
　　2.针对通行过程中交叉口车道饱和度不均衡问题，对时空资源进行优化配置，构建交叉口相位车道分配模型。在信号相位方案下，对交叉口展开车道数及车道功能划分研究，结合车道饱和度、车道功能、车流冲突、通行权等约束条件，在不同的信号相位下，合理安排进口道车道数目以及进行车道功能划分。在模型的求解计算中，通过优化车道流量比及不同进口道车道间的均衡性，建立优化函数，对交叉口的相位车道分配模型采用枚举的方法进行分析研究，筛选出合适的相位车道分配方案；
　　3.通过对遗传算法的改进，提出基于聚类分析的多目标信号配时优化模型。在对交叉口的交通数据进行聚类分析后，对聚类结果展开时空要素分析，以交叉口车辆平均延误、平均停车次数及通行能力为评价目标，建立目标函数，对函数展开权重分析，同时对遗传算法提出改进，通过设立惩罚函数避免人为因素的干扰，最终生成优化的信号配时方案；
　　4.基于实际工程案例，对本文建立的时空资源协同优化模型进行VISSIM仿真验证。通过相位车道分配模型对交叉口进行车道数和车道功能划分，在此基础上对信号配时进行同步优化，仿真结果分析得出：交叉口时空资源协同优化方案能够有效提升交叉口的通行能力，同时降低交叉口的车辆平均延误、平均车辆停车次数，并且相较于单一的空间优化或时间优化方案，能更好的提升交叉口的通行效率和安全。