城市路网各区域交通流量分布不均衡,大中城市局部拥堵现象频发,且局部拥堵极易蔓延导致区域拥堵。如何从路网整体战略角度,根据不同的交通状态,针对性地设计信号协调控制方案,已成为城市交通信号控制系统发展的新要求。子区划分是交通信号协调控制的前提,基于合理的子区划分,更有利于子区信号控制方案的选择和实施,能够极大地提高整个路网的运行效率。因此,本文基于纵横交错的城市路网形态,分别从城市路网动态分区、准饱和状态信号协调控制、过饱和状态边界信号控制以及过饱和状态信号疏导等四个方面研究路网连贯流信号协调控制的理论和方法。完成的主要科研工作与研究成果概况如下:1.采用饱和度作为拥堵的划分标准,基于谱聚类提出了考虑不同拥挤程度的路网动态子区划分方法。根据交叉口的饱和度选择路段关联度模型;提出了一种饱和度相似度的概念,综合考虑交通关联度和饱和度相似度建立了路段权值模型,并利用交叉口的饱和度建立了相似矩阵;结合谱图理论,以子区内交通关联性密切以及同质程度较高为划分目标,设计了基于谱聚类的动态划分算法,提出了路网动态分区流程。为了评价不同划分方案的优劣性,提出了四个指标对路网划分结果进行评价,并通过算例分析对考虑不同拥挤程度的路网动态子区划分方法进行了详细阐述与有效性验证。2.针对准饱和状态,建立了连贯流信号协调控制模型与方法。分析了交通波理论在准饱和状态下的适用性;通过对上下游交叉口间的车流到达模式的分析,基于交通波理论建立了信号交叉口间的延误模型,此延误模型对信号周期长度没有约束;基于此建立了准饱和状态信号协调控制模型,建立的协调模型摆脱了原有协调模型必须满足信号周期长度相同的约束,并结合遗传算法和Transyt爬山法设计了协调模型求解方法;针对信号周期不同的两个相邻交叉口,考虑交叉口之间相位差的周期性变化导致的交叉口间的车流到达分布也呈现周期性的波动现象,针对信号周期不同的上下游交叉口建立了大周期内的相位差优化方法,最后通过Vissim仿真模拟证实了协调控制模型在准饱和状态的实效性。3.针对过饱和状态,利用宏观基本图模型,建立了连贯流边界信号控制模型与方法。分析宏观基本图模型对信号控制周期以及绿信比的敏感性;基于宏观基本图模型理论提出了边界信号控制策略,并建立了单个子区的边界信号控制模型,提出了基于遗传算法的模型求解方法;考虑子区与子区之间的流量输入输出关系,建立了基于宏观基本图的区域边界信号控制双层优化模型,并提出混合遗传模拟退火算法的模型求解方法,为过饱和状态下的边界信号控制提出了一种新思路和新途径。4.针对过饱和状态,采用改进的宏观交通流传输模型,建立了连贯流信号疏导模型与方法。考虑路段车辆换道以及车流驶离过程的阻滞,对原有的宏观交通流传输模型进行改进;针对单个拥堵交叉口,分别以消除交叉口拥堵和保证通行量最大为首要和次要目标,建立了单交叉口拥堵疏导双目标优化模型;针对拥堵干道,以改进的宏观交通流传输模型为框架,基于流量累积路径,提出过饱和干道“上截下泄”的拥堵疏导方法;针对过饱和路网,提出了控制与诱导结合的拥堵疏导方法,并提出了基于混沌搜索的模型求解方法,为过饱和状态拥堵疏导提供了一种新方法。