随着各大中城市机动车的急剧增加及交通拥堵的出现，交通运行状态在一定时间和空间范围内的波动性（即交通系统的随机性）已经是不容忽视的地方。针对出行者对出行时间准确性的要求和交通管理者对交通精细化管理的需要，国内外很多学者提出了旅行时间可靠度的概念，并且各自提出了自己的概念定义和计算模型。但是，以往研究多是集中在路段可靠性的研究上，认为交叉口绝对可靠连通，这与实际情况差异很大。事实上，交叉口延误时间是造成出行者出行时间不确定的重要因素。本文从研究信号控制交叉口的旅行时间出发，提出基于旅行时间可靠度的交叉口延误估计模型和计算方法。在研究交叉口旅行时间时，使用了北京道路卡口系统的检测数据。基于数理统计和概率论的理论，本文使用SPSS统计分析软件对交叉口出行时间的分布进行了详细的研究。事实上，在交叉口一定路段范围内旅行时间的分布和延误的分布是一致的。因此，本文结合在交叉口延误随机性研究上一些已有的理论，根据交叉口延误的分布规律提出了交叉口在一定可靠度下的通行延误估计模型和计算方法。在以上交叉口可靠度研究的基础上，把交叉口可靠度的概念整合到信号控制模型中，提出了基于交叉口旅行时间可靠性的信号控制模型。由于模型目标形式复杂，运用遗传算法作为求解本模型的方法。以北京市一个实际交叉口作为算例，对比了在不同优化目标情况下的信号控制方案的差异。结果显示：在流量较大的情况下，本研究模型与经典模型计算结果差异较大；而在低流量的情况下，各种优化模型计算结果基本一致。结合干线控制的根本出发点，提出以干线交叉口车辆的不受阻率作为其旅行时间可靠度的定义。并且，以此为优化目标，建立了新的干线控制优化模型。通过遗传算法对一个简单算例的求解分析得出：本模型求解的共同周期比经典方法使用的共同周期要大；在相位差的求解上，本模型求解的结果与基于最大绿波带优化模型的结果基本一致，而与基于最小延误模型的计算结果有差异。出行者出行路径由路段和交叉口组成，旅行时间可靠度也是由这两方面共同决定。本研究给出了单个交叉口和干线控制多个交叉口的旅行时间可靠度的定义，并且以此为优化目标建立了新的信号控制模型和求解方法。