随着社会经济的发展,车辆越来越多。早晚高峰期城市道路出现过饱和的交通状态越来越频繁,交通拥堵日益严重,造成了车辆延误和行程时间的增加。过饱和交通状况引起的交通拥堵带来巨大的经济损失和社会代价。因此,有必要寻求一种高效的交通信号控制方法来协调城市交通流。交叉口作为交通信号控制的瓶颈,是交通协调控制的基础,而主干道作为城市交通的重要承担者,是交通协调控制的主要对象。因此,本文通过对交通流演化规律进行分析,分别从过饱和情况下的交叉口交通信号控制和主干道协调控制两个方面展开研究来实现城市过饱和主干道的交通协调控制。针对过饱和状态下交叉口交通信号控制,本文提出了一种改进的模型预测控制算法。该算法包含三个模块:模型预测控制、排队溢出识别和排队溢出控制模块。模型预测控制模块优化求解获得基础的优化绿信比方案。排队溢出识别模块能够实时检测排队溢出。排队溢出控制模块可以对发生排队溢出的路段进行控制,进而阻止上游路段车辆汇入该路段。VISSIM4.3软件的仿真评价结果表明过饱和状态下,改进的模型预测控制算法与模型预测算法相比,总延误降低13.2%,对比自适应信号控制方法,总延误降低11.6%。此外,排队溢出发生的高频时间段的最大排队长度数据结果表明,此种算法能够将排队长度控制在较低水平。因此,实验结果证明,此算法在降低过饱和状态下交叉口延误方面和控制排队长度方面均能有所改进。针对过饱和状态下主干道交通协调控制,本文提出了一种改进的最小延误法。该算法考虑车流密度对车辆速度影响及交通需求的随机性特征,以双向主干道的延误最小为优化目标,优化绿信比和相位差参数。最后利用仿真评价结果验证所提算法性能。实验结果表明本文所提算法能够对过饱和状态下的排队长度进行有效控制,且和最新提出的最小延误法相比,过饱和仿真主干道路网的总延误降低5.4%,对比无相位差优化的协调控制方法,总延误降低13.6%,且主干道路网上各个路段的延误水平相对均衡,证明了此算法对于过饱和状态下交通协调控制的有效性。