（一）基本概念
1. 信號(hào)相位和信號(hào)相位方案
信號(hào)相位是指在一個(gè)交叉口某個(gè)方向的交通流(或幾個(gè)方向交通流的組合)同時(shí)得到的通行權(quán)或被分配得到這些通行權(quán)的時(shí)間帶。確定信號(hào)相位方案,是對(duì)信號(hào)輪流給某些方向的車輛或行人分配通行權(quán)順序的確定。即相位方案是在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，顯示若干種控制狀態(tài)(每一種控制狀態(tài)對(duì)某些方向的車輛或行人配給通行權(quán))，并合理地安排這些控制狀態(tài)的顯示次序。信號(hào)控制機(jī)按設(shè)定的相位方案，輪流開(kāi)放不同的信號(hào)顯示，輪流對(duì)各向車輛和行人給予通行權(quán)。把每一種控制狀態(tài)，即對(duì)各進(jìn)口道不同方向所顯示的不同燈色的組合，成為一個(gè)信號(hào)相位。
2. 信號(hào)相位切換
信號(hào)相位切換是指一個(gè)相位向另一個(gè)相位的轉(zhuǎn)換過(guò)程，與交通流的運(yùn)行特征及相位的設(shè)置有很大的相關(guān)性。由此可得出疊加相位的初步定義：疊加相位就是在某相位結(jié)束前提前啟動(dòng)另一個(gè)相位的一股或多股車流(或者說(shuō)某相位開(kāi)始前提前結(jié)束其前期相位的一股或多股車流)。換言之，兩個(gè)相位之間存在部分重疊?；蛘哒f(shuō),在信號(hào)周期中增加了一種特別的小相位。
（二）公交系統(tǒng)微觀建模
1. TRANSYT-7F模型
以綜合目標(biāo)函數(shù)（P）最小為目標(biāo)，在維持周期不變的前提下，對(duì)路口原始配時(shí)方案中各相位的綠信比進(jìn)行優(yōu)化，重新分配各相位的綠燈時(shí)間。TRANSYT模型的綜合目標(biāo)函數(shù)（P）[6]，
(2-1)
其中：
為延誤1h的經(jīng)濟(jì)損失；
為延誤權(quán)重；
為延誤；
為每100次停車的經(jīng)濟(jì)損失；
為停車權(quán)重；
為停車次數(shù)；
N為節(jié)點(diǎn)數(shù)；
2. PARAMICS模型
微觀交通仿真軟件Paramics在信號(hào)控制方面具有較強(qiáng)的建模和仿真能力，基于Paramics進(jìn)行干線協(xié)調(diào)控制模型的控制效果對(duì)比分析是較為可行的[7]。
（三）公交信號(hào)優(yōu)先策略
公交信號(hào)優(yōu)先控制策略分為被動(dòng)優(yōu)先策略(Passive Priority Strategies)、主動(dòng)優(yōu)先策略(Active Priority Strategies)和實(shí)時(shí)優(yōu)先策略(Real-time Priority Strategies)，見(jiàn)表2.1，這一分類方法被廣泛接受，進(jìn)一步對(duì)三種優(yōu)先策略做出界定：
表2.1 公共汽車優(yōu)先控制基本策略
策略類型
主要方法
被動(dòng)優(yōu)先策略
調(diào)整周期長(zhǎng)度
重復(fù)綠燈
綠燈時(shí)間分配
相位設(shè)計(jì)
針對(duì)公交運(yùn)行的協(xié)調(diào)綠波
主動(dòng)優(yōu)先策略
相位延長(zhǎng)
提前激活相位
公交車輛專用相位
相位壓縮
實(shí)時(shí)優(yōu)先策略
延誤優(yōu)化
交叉口控制
網(wǎng)絡(luò)控制
1)被動(dòng)優(yōu)先。針對(duì)離線方案進(jìn)行優(yōu)化，不考慮交叉口是否有公交車輛到達(dá)，同時(shí)不需要車輛檢測(cè)/優(yōu)先申請(qǐng)生成系統(tǒng)。
2)主動(dòng)優(yōu)先。為檢測(cè)到的特定車輛提供優(yōu)先，包括相位延長(zhǎng)、提前激活相位、公交車輛專用相位等多種方法。
3)實(shí)時(shí)優(yōu)先?；趯?shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)提供信號(hào)優(yōu)先的同時(shí)，以某一指標(biāo)為目標(biāo)優(yōu)化方案。公交信號(hào)優(yōu)先控制策略還可以依據(jù)控制范圍、優(yōu)化目標(biāo)及控制策略依托的設(shè)施類型進(jìn)行劃分。
1. 被動(dòng)優(yōu)先策略
設(shè)有設(shè)置信號(hào)檢測(cè)器，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，如公交車的行駛速度、發(fā)車頻率、站點(diǎn)位置等，預(yù)先進(jìn)行交叉口公交優(yōu)先信號(hào)的配時(shí)。這是目前我國(guó)城市交叉口最常見(jiàn)的控制方法，也是投資最為節(jié)省的一種方案，適用于飽和度較低的交叉口。
被動(dòng)優(yōu)先策略是通過(guò)固定信號(hào)的配時(shí)來(lái)減公交車輛延誤的方法。該策略主要有以下幾種實(shí)方法：
(l)調(diào)整綠波比，為公交線路集中的車道加有效綠燈時(shí)間
這種方式可以降低公交車到達(dá)時(shí)遇紅燈的概率，減少公交車輛的等待時(shí)間。
(2)縮短信號(hào)周期長(zhǎng)度，減少公交車等待綠燈啟亮的時(shí)間
這種方式以減小交叉口通行能力為代價(jià)，因?yàn)橹芷诘目s短會(huì)造成信號(hào)損失時(shí)間增加。如果交叉口己接近飽和，這種策略甚至?xí)斐裳诱`增加。通?？s短周期的方式在交叉口通行能力很富余的情況下使用效果較好。
(3)公交車所在道路綠燈相位分離策略
這種方式在實(shí)現(xiàn)上類似于縮短周期。其原理是周期長(zhǎng)度不變的情況下，將公交車所在道路的綠燈相位分開(kāi)，用相交道路相位插入其間的方法。當(dāng)交叉口有兩個(gè)相位時(shí)(A相和B相)，可用其中的一個(gè)相位(如B相)把另一相位(C相—公交車所在相位)的綠燈時(shí)間分成兩段，分別列在B相的前后(這時(shí)相位次序成為A—C1—B—C2)。這樣可以在周期不變的情況下，增加公共汽車的通車次數(shù)并降低延誤時(shí)間。這種方式只增加了一個(gè)相位轉(zhuǎn)換時(shí)間，因此信號(hào)損失時(shí)間增加不多。
(4)綠波帶設(shè)計(jì)中的考慮公交優(yōu)先
該方法是在確定綠波帶的時(shí)候，以公交車的路段平均運(yùn)行速度代替一般車輛的平均運(yùn)行速度作為線控參數(shù)確定的標(biāo)準(zhǔn)。由于公交車停靠的原因，會(huì)造成公交車輛運(yùn)行速度不均勻且不易確定。這就決定了用靜態(tài)的協(xié)調(diào)方法在應(yīng)用中的局限性。
被動(dòng)控制策略通常會(huì)使交叉口的總體運(yùn)行效率降低，特別是公交車流量比不高的時(shí)候。因此，被動(dòng)控制策略在一些時(shí)候并不適用，尤其是對(duì)飽和度較高的交叉口。這時(shí)采用縮短信號(hào)周期和增大公交車有效綠燈時(shí)間可能會(huì)加劇交叉口的擁堵，而造成實(shí)際運(yùn)行效果不佳的情況。盡管被動(dòng)控制策略有很多局限，但在很多時(shí)候卻是唯一的選擇，主要是因?yàn)檫@種控制方式不一定要有公交專用進(jìn)口道的配合，并且是投資最為節(jié)省的一種方案。
