（一）基本概念
1. 信號相位和信號相位方案
信號相位是指在一個交叉口某個方向的交通流(或幾個方向交通流的組合)同時得到的通行權(quán)或被分配得到這些通行權(quán)的時間帶。確定信號相位方案,是對信號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信號周期內(nèi)，顯示若干種控制狀態(tài)(每一種控制狀態(tài)對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。信號控制機(jī)按設(shè)定的相位方案，輪流開放不同的信號顯示，輪流對各向車輛和行人給予通行權(quán)。把每一種控制狀態(tài)，即對各進(jìn)口道不同方向所顯示的不同燈色的組合，成為一個信號相位。
2. 信號相位切換
信號相位切換是指一個相位向另一個相位的轉(zhuǎn)換過程，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)束前提前啟動另一個相位的一股或多股車流(或者說某相位開始前提前結(jié)束其前期相位的一股或多股車流)。換言之，兩個相位之間存在部分重疊。或者說,在信號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，對路口原始配時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比分析是較為可行的[7]。
（三）公交信號優(yōu)先策略
公交信號優(yōu)先控制策略分為被動優(yōu)先策略(Passive Priority Strategies)、主動優(yōu)先策略(Active Priority Strategies)和實(shí)時優(yōu)先策略(Real-time Priority Strategies)，見表2.1，這一分類方法被廣泛接受，進(jìn)一步對三種優(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
被動優(yōu)先策略
調(diào)整周期長度
重復(fù)綠燈
綠燈時間分配
相位設(shè)計
針對公交運(yùn)行的協(xié)調(diào)綠波
主動優(yōu)先策略
相位延長
提前激活相位
公交車輛專用相位
相位壓縮
實(shí)時優(yōu)先策略
延誤優(yōu)化
交叉口控制
網(wǎng)絡(luò)控制
1)被動優(yōu)先。針對離線方案進(jìn)行優(yōu)化，不考慮交叉口是否有公交車輛到達(dá)，同時不需要車輛檢測/優(yōu)先申請生成系統(tǒng)。
2)主動優(yōu)先。為檢測到的特定車輛提供優(yōu)先，包括相位延長、提前激活相位、公交車輛專用相位等多種方法。
3)實(shí)時優(yōu)先。基于實(shí)時檢測數(shù)據(jù)提供信號優(yōu)先的同時，以某一指標(biāo)為目標(biāo)優(yōu)化方案。公交信號優(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. 被動優(yōu)先策略
設(shè)有設(shè)置信號檢測器，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)先信號的配時。這是目前我國城市交叉口最常見的控制方法，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。
被動優(yōu)先策略是通過固定信號的配時來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間
這種方式可以降低公交車到達(dá)時遇紅燈的概率，減少公交車輛的等待時間。
(2)縮短信號周期長度，減少公交車等待綠燈啟亮的時間
這種方式以減小交叉口通行能力為代價，因為周期的縮短會造成信號損失時間增加。如果交叉口己接近飽和，這種策略甚至?xí)斐裳诱`增加。通常縮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。其原理是周期長度不變的情況下，將公交車所在道路的綠燈相位分開，用相交道路相位插入其間的方法。當(dāng)交叉口有兩個相位時(A相和B相)，可用其中的一個相位(如B相)把另一相位(C相—公交車所在相位)的綠燈時間分成兩段，分別列在B相的前后(這時相位次序成為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)并降低延誤時間。這種方式只增加了一個相位轉(zhuǎn)換時間，因此信號損失時間增加不多。
(4)綠波帶設(shè)計中的考慮公交優(yōu)先
該方法是在確定綠波帶的時候，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。
被動控制策略通常會使交叉口的總體運(yùn)行效率降低，特別是公交車流量比不高的時候。因此，被動控制策略在一些時候并不適用，尤其是對飽和度較高的交叉口。這時采用縮短信號周期和增大公交車有效綠燈時間可能會加劇交叉口的擁堵，而造成實(shí)際運(yùn)行效果不佳的情況。盡管被動控制策略有很多局限，但在很多時候卻是唯一的選擇，主要是因為這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。
