随着我国经济的飞速发展以及城镇化和汽车普及进程的加快，各种规模城市的交通拥堵现象不断加剧，由此产生的环境污染和交通事故频发等问题严重影响了公众出行服务水平，甚至危及到人民的生命财产安全。这使得城市交通问题成为复杂而棘手的社会问题。单交叉口是构成城市交通网络的重要节点，单交叉口信号配时是交通控制的关键因素。本论文提出多相位可变相序基础上的信号配时优化方法，以减少交通冲突，确保居民出行安全，减少车辆对环境的危害，有效预防交通拥堵并提高交叉口车辆通行率。首先，根据交叉口信号控制理论，确定交通信号的控制方式及参数，并对单交叉口各交通流间的关系、信号组间关系进行定义。其次，根据交叉口相位相序设计的影响因素及设计原则，对单交叉口相位相序进行设计。根据交叉口的各进口道交通流量是否均衡，把相位的设计分为带搭接车流和不带搭接车流的多相位设计。针对两种不同类型的车流模型，在考虑相位数、相位组合、初始相序安排的情况下，建立基于损失时间最少的相序优化模型，并利用遗传算法对相序优化模型求解。再次，在单交叉口信号配时优化研究中，以几种典型的信号配时方法为基础，建立了以总延误最小，通行能力最大和停车次数最少为目标的单交叉口信号配时优化模型，并利用拉格朗日乘数法对模型求解。同时提出了一种可变相序的多相位感应信号配时优化方法，并提出算法的具体步骤。最后，以北京市石景山区晋元庄路与杨庄东街丁字交叉口为例，对其进行信号配时设计，通过多相位变相序的配时优化，提高了交叉口的通行能力，减少了车辆的总延误及停车次数。