交通组成复杂是我国道路交通的一个显著特征。国外先进的城市干道交通信号控制系统均是以单一交通组成为背景建立起来的，应用在我国城市干道虽然较单点定时控制成效显著，但仍然存在水土不服的问题。究其原因有多方面因素，没有考虑到复杂的交通组成情况就是其中原因之一。针对我国城市道路交通组成复杂的情况，国内学者针对单个交叉口提出了一些改进的信号优化控制方法，但对于整条城市干道的交通信号优化控制问题，相关研究还很少。本文依托国家973课题和国家“十五”科技攻关课题，针对不同交通组成条件下的城市干道交通信号控制问题开展研究，旨在加强信号控制系统应变干道交通流交通组成变化的能力，降低信号交叉口车流延误，提高道路资源的时空利用效率，缓解城市交通拥挤。课题研究以交通调查、数据分析、理论建模、交通仿真与方法效果评价相结合，从大量调查数据中提取交通组成特征数据对城市干道进行分类，针对每一类城市干道的交通流运行特征，提出相应的信号控制方法；最后依据延误、环境等多方面指标建立交通控制方法效果评价模型，借助交通仿真工具开展对比评价，检验本文提出方法的有效性。分析典型干道交通信号控制系统和区域信号控制系统在城市干道上应用存在的问题，提出了基于交通组成的城市干道交通信号控制系统解决思路。分析现有各种交通流检测技术的适用条件和检测方法的优缺点，针对我国城市干道的交通组成特点，确定基于交通组成的城市干道交通信号控制系统中应采用基于上游交叉口检测的视频检测技术；从交通组成对车流运行特征的差异出发将城市干道划分成三类，即客运干道、货运干道和客货混行干道。在分析客运干道路段交通流运行特性基础上，针对大型车组成比例高的客运干道，提出基于上游交叉口检测方法的相位提前与绿灯时间延长公交优先信号控制方法；针对大型车组成比例小于10%的客运干道，针对上、下行车流车速不一致的情况，提出了相位差模型。借助VISSIM仿真软件，选取哈尔滨市北新街作为客运干道进行了案例分析。分析货运干道大型货车对交通流行车延误的影响；在货运干道饱和流率与车速调查基础上，给出货运干道信号控制中的黄灯时间建议值，推导了货运干道最佳信号周期时长计算公式。借助VISSIM仿真软件，选取大连开发区辽河西路作为货运干道进行了案例分析。在给出客货混行干道交通信号控制系统的检测方法的基础上，针对客货混行干道交通流运行特点建立交通信号模糊控制模型。根据车队领头车辆类型、车队组成、主次通行方向交通特性及各相位车辆排队长度，采用模糊控制算法确定各相位绿灯延长时间，并对模糊控制器进行设计；根据车队组成及领头车辆类型，确定相位差调整方法。借助VISSIM仿真软件，对客货混行干道进行了案例分析。选取车辆延误、排队长度、停车次数及空气污染指数作为评价指标向量，提出评价参数的五级分级标准，应用模糊评价理论确定指标的隶属度矩阵，建立城市干道交通系统信号控制效果评价的单准则复合AHP模型，解决了多变量、数据离散的评价问题。应用VISSIM软件，依据评价模型分别采用经典信号控制方法和本文提出的信号控制方法进行对比交通仿真分析。结果表明，在不同交通组成条件下，采用本文提出的信号控制方法能有效降低车辆延误，提高车辆平均速度。