近年来,城市交通不断发展,基础设施不断完善,结构布局不断优化,交通参与者出行特性发生了重要改变。由于私有车辆的增加及出行距离的延长,越来越多的人选择自驾出行,导致交通流短时间单方向的剧增,尤其是规律性出现的潮汐高峰流。城市交通不断涌现的潮汐交通拥堵是亟待解决的交通问题,成为制约城市交通发展的重要因素。由于受城市结构的影响及城市道路条件的限制,简单的道路改善或是信号优化难以解决实质性的问题,无法抑制交通需求的不断增长。变向车道设置与信号控制协同优化成为当下有效的解决措施。本文从主干道的各交叉口出发,针对其交通流运行特性,研究变向车道的应用设置,建立潮汐车道、导向可变车道、潮汐车道与变向车道协同设置三种车道模型,分别就单点、干线、交叉口区域的变向车道设置影响分析,协同优化信号控制方法,实现城市交通的有效控制。研究成果为我国城市潮汐交通拥堵问题的解决提供了可观的技术支撑及理论依据。研究内容如下:第一部分,交通流不均衡特性分析。对潮汐交通流、转向交通流的交通流特性、形成原因及两种交通流的相互影响进行研究分析,综合分析、确定衡量各类型交通流的不均衡系数,权衡路段及交叉口的不均衡性。最后在交通流特性分析的基础上,对变向车道设置后,交通流特性变化进行分析。第二部分,变向车道单点协同优化控制研究。针对交叉口转向交通流不均衡现象,以交叉口导向可变车道模型及逆向可变车道模型为基础建立潮汐、导向可变协同优化模型,并对设置变向车道的单点交叉口的控制进行重分配信号优化。第三部分,变向车道干线协同优化控制研究。结合干线协调控制优化的基本理论,基于变向车道影响下交通流特性分析,以绿波控制理论为基本理念,对周期、绿信比、相位相序进行优化,分析排队长度对相位差的影响,确定实际排队长度优化调整相位差,实现接近与实际的绿波控制方法优化。第四部分,变向车道交叉口群影响控制研究。基于交叉口群路网交通流运行特性及交叉口群关键路径的影响,对设置潮汐车道的主干道,协调考虑周围交叉口的交通影响,以不产生溢流为条件,利用图线结合法进行信号控制优化分析。