交通路口信号灯不仅能安全、有序地放行经过的车辆，经过合理的配置，还能够实现路口通行量的最大化。一种针对干线信号灯配时方式的研究就是为了使干线车流能够不停车的经过若干个路口，减少车辆的等待时间和停车次数。然而交通流的动态特性以及交通流量和占有率之间的非线性关系，使得求解路口绿灯时间、相位差与相序优化存在较大误差，且多路口参数之间的耦合关系使得传统的方法在保证绿波效果的同时难以兼顾其他相位的通行效果。本文以城市交通干线的信号灯组为研究对象，设计了几种建模方法和参数优化方法，主要内容包括：1.针对三级道路下的干线交通进行建模，构建了三级道路下路口流量、平均车速的计算方法，在此基础上修正了关联度经验公式，并结合关联度进行了绿波带的划分；同时提出了交叉路口感应线圈缺失、损坏或者右转、直行相位重叠情况下的路口车辆转弯、直行比例计算方法。2.针对相位差近似估算公式误差大的情况，设计了基于模糊数学的修正方法，能够根据交通流的实际情况调整相位差；将绿波相位上的绿灯持续时长的设计分为两个部分：放行停车线上等待的车辆和放行绿波带内行驶的车辆，其中放行绿波带内行驶车辆所需时间与上游路口直行比例系数和上游路口绿波相位的绿灯时间都成正比关系，放行停车线上等待的车辆采用了基于模糊数学的双输入控制器得到，并结合两者设计了求解绿波相位时长的公式。3.为了进一步改善路口的性能指标，减少干线综合延误时间和停车次数，本文结合相序优化方法和绿波控制方法，设计了基于相序优化下的绿波控制方法，详细描述了兼顾绿波和相序优化情况下的绿波相位绿灯时间开启时间计算方法。4.将建模方法与所设计的控制器在基于Matlab和VISSIM等多个软件平台上仿真，实验结果证明了设计方法的有效性及相对于传统控制方法的优越性。