社会与经济不断发展,城市机动车保有量逐年递增,交通需求不断增加。随之而来的城市道路交通网络出现了畅通到拥挤再到拥堵的逐渐恶化现象,严重破坏了交通网络控制系统的稳定性和可靠性,对经济、环境均产生了不利影响。由于大城市土地资源有限,社会经济限制了城市交通基础设施的进一步建设,因此科学地应用交通管理与控制措施,保障交通控制系统运行可靠性,提升道路网络的运行效率,从而适应日益增长交通需求,成为决策管理部门改善现阶段城市交通拥堵的重要手段。随着城市居民日常活动丰富化、频繁化,为了更高效地完成出行目的,人们提高了对道路交通网络控制系统运行效率与运行可靠性的要求,所以开展道路交通网络控制系统可靠性优化研究成为当今可靠性研究范畴的重要内容。与此同时,随着交通数据检测系统的迅猛发展,开展新信息环境下基于轨迹数据的可靠性研究课题成为智能交通系统的重要课题。轨迹数据驱动的道路交通网络控制系统可靠性优化研究主要包含三个步骤,第一步的目的是明确面向轨迹数据分析的路网可靠性研究的基础问题,厘清轨迹数据的应用范围;第二步的目的是确定轨迹数据驱动的道路网络控制系统可靠性计算方法,真实地评价动态路网可靠性,为后续路网可靠性优化提供基础;第三步的目的是考虑均衡节点和路网可靠性均衡的情况下优化路网整体可靠性,最终形成一系列以优化城市道路交通网络控制系统可靠性为目标的理论与方法。在轨迹数据驱动的道路网络可靠性分析基础问题研究中,以基于时间采用的轨迹数据为研究对象,明确其在路网可靠性研究中的应用范围,采用单体模式获得车辆移动特征行为规律。采用主成分分析法与canopy和k-means混合算法识别了车辆的不同行驶状态,并运用轮廓系数评估指标对识别的车辆不同行驶状态属性进行评价。针对车辆轨迹数据驱动的道路网络控制系统可靠性研究,本文主要从节点和路网两个层面分析。在单交叉口层面,结合系统可靠性理论与概率论知识,构建了单交叉口行程时间可靠性模型。分别研究了定时控制和自适应控制交叉口行程时间可靠性的演化规律,分析了交通流饱和度与信号配时方案对行程时间可靠性的影响机理。通过实际数据验证及仿真分析,得出所提单交叉口行程时间可靠性模型不仅能够反映不同交通流状态下的延误及行程时间可靠性的变化特征,而且可以较为真实的评价单交叉口的运行可靠性。在道路网络层面,构建了动态路网可靠性量化模型,提出了轨迹数据驱动的路网可靠性估计方法;考虑轨迹数据渗透率过低条件,提出了基于宏观基本图理论的动态路网可靠性估计方法;面向交通流量和信号配时影响因素,分析动态路网可靠性变化规律,解析动态路网可靠性随不同交通状态变化的演化机理。通过算例与仿真分析,对两种动态路网可靠性估计方法的准确性与适用条件进行了评价。针对道路交通网络控制系统可靠性优化方法研究,根据提出的交叉口行程时间可靠性和动态路网可靠性概念,对交叉口和路网的行程时间可靠性进行优化。在交叉口行程时间可靠性优化方面,考虑交通事件影响的非常态条件对交叉口行程时间可靠性的影响,以交叉口的行程时间可靠性为优化目标,构建考虑交通事件影响的交叉口可靠性优化方法。在道路网络可靠性优化方面,基于多属性决策理论提出考虑可靠性的路网关键交叉口确定方法,在确定路网关键交叉口的基础上,均衡交叉口可靠性和路网可靠性,对整体路网可靠性进行优化,通过仿真分析对其优化效果进行了评价。运用微观仿真实验对路网可靠性优化方法进行准确性验证。本论文中涉及的研究内容、研究方法和研究结论是对轨迹数据驱动的道路交通网络控制系统可靠性优化研究的拓展与补充。研究结果对进一步探索道路交通网络控制系统可靠性分析方法具有学术意义,同时能够为存在类似控制系统可靠性管理与控制需求的枢纽客流交通、城市轨道交通系统的复杂系统可靠性研究提供借鉴。