随着经济社会高速发展,城市化进程加速,城市交通条件恶化、交通拥堵频繁,已经成为严重的社会问题。目前,交通拥堵现象已经开始由大中型城市向中小型城市蔓延,日益引起各国政府的高度重视。由于城市空间有限,通过新建道路的方式来改善城市交通情况显然效果有限。鉴于交通信号系统在城市交通系统中的关键作用,发展更加有效的城市交通信号系统才是解决城市交通拥堵问题的根本出路。世界上使用广泛的城市交通信号控制系统主要有英国的SCOOT系统、澳大利亚的SCATS系统、西班牙的ITACA系统等。本文通过研究这些的交通信号控制系统,发现其中主要存在两个方面的问题：首先,传统信号控制系统都只是关注控制方法和控制策略的优化,而对交通状态参数变化并没有充分考虑,大多数信号控制系统并不是自适应控制方式,属于被动响应式控制,无法主动调整以适应交通状态动态变化；其次,当前的信号控制系统大多着眼于单路口的控制最优化,而在对于城市路网非常重要的多路口信号协同控制的研究并不充分,目前并没有很好的多路口协同控制优化理论模型和方法。针对以上问题,本文进行了两方面工作：首先,在控制模型和方法研究方面,在现有的单路口信号优化控制模型中引入自适应调节机制,建立了城市交通信号自适应控制模型和方法；其次,在城市路网多路口信号协同控制研究方面,基于耦合动力系统相位同步模型提出了城市交通干线信号相位同步协同控制方法。该方法将单路口优化控制和多路口协同优化纳入一个两层结构,下层进行单路口控制策略优化,上层进行多路口协同控制,实现城市交通干线信号协同控制。最后,本文在VISSIM仿真平台环境下进行了城市交通干线信号相位同步协同控制方法的仿真实验,实验结果证明了该方法的有效性。