交叉口的延误是城市主干路延误的主要组成部分,对于交叉口的研究是交通领域的研究热点之一。直行待行区是减小交叉口延误的有效措施,相位差优化能够使得整条主干路的延误尽可能的达到最小。以往的相位差优化模型并未考虑设置了直行待行区的交叉口的情况,故主干路交叉口直行待行区的延误并未尽可能达到最小。针对以上问题,本文在交叉口设置直行待行区情况下,从上下行两个方面根据车辆守恒,基于相位差分析了交叉口延误,其中主干路中起点交叉口和终点交叉口的延误只考虑车辆驶离开主干路产生的延误,其余交叉口的延误考虑上下行的延误;在交通波理论基础上,以续进式控制为例,从排队长度角度出发分析了相位差的取值范围;最后,结合一般交叉口的延误和相位差取值范围建立了某几个交叉口设置直行待行区的城市主干路相位差优化模型。最优相位差求解采取改进的遗传算法;同时,针对选择操作易陷入局部最优、交叉和变异操作采用固定概率不利于求解最优结果等问题,在选择阶段提出改进选择策略、交叉和变异阶段采用自适应的交叉概率和变异概率;针对相位差存在约束和罚函数法会增加计算复杂度等问题设计了算子修正法。最后,在matlab平台采用改进的遗传算法和遗传算法分别求解最小延误下的最优相位差,仿真结果证明了改进的遗传算法较遗传算法收敛速度更快,更稳定。2个交通实例路况结合最优相位差在vissim平台进行仿真,通过各交叉口的相位差优化前后延误对比证明了模型的正确性;本文模型、文献[13]模型求解的受直行待行区影响的交叉口延误对比证明了模型的有效性。