随着经济的发展,机动车的保有量迅猛增加,城市拥堵问题日益严重。公共交通作为解决城市拥堵的最有效途径,近几年得到了快速的发展。为了提高公交车吸引力,减少机动车出行,我国主要采用公交优先策略,降低公交线路的延误,从而提高服务水平。但我国公交车具有发车频率高、车次多、流量大等特点,交叉口极易出现多辆公交同时请求优先的情况,目前国内解决交叉口多公交请求优先的冲突主要采用“先到先服务”和基于延误最小的优先策略,这些方法能够在一定程度上降低公交车辆在交叉口的延误,但无条件的给予公交优先容易导致公交车辆车头时距分布不均、车辆“串车”和准点率下降的现象,致使公交车辆的服务水平降低、乘客的吸引力降低。为提高公交车的服务水平和吸引力,本文以公交车在交叉口的运行时间为研究对象,提出了基于车头时距的公交优先控制模型。主要内容如下:(1)介绍了公交信号优先的国内外研究现状,比较分析了公交信号优先的被动优先、主动优先、实时优先等控制方式。阐述了车头时距的特征,并对长沙市的芙蓉大道公交站台信息和105公交线路车头时距进行了调研分析与总结。(2)提出基于车头时距的单线路公交优先控制方法。根据一条公交线路车辆之间的车头时距偏离值,判断公交车对应的优先级,通过控制车辆在站台的驻站时间以及信号交叉口的公交优先方案,优化整条线路车辆的车头时距,使车辆分布更加均衡,线路准点率上升。(3)针对单线路公交优化控制模型不能解决多公交在交叉口请求优先发生冲突的问题,根据公交车到达交叉口停车线时刻、到达时刻的车头时距偏离值、期望车头时距等参数,提出了基于车头时距的多公交请求冲突优先控制模型,并通过滚动时间窗的方法计算得出最优的信号控制方案,达到最大限度地使通过该交叉口的公交车的整体车头时距与期望车头时距偏离值降低,并对其他车辆交通不造成过度拥堵的目的。(4)通过算例将基于背景周期、基于单线路车头时距偏离最小、基于交叉口车辆总延误最小、基于车头时距总偏离值最小四种优化目标的求解结果进行对比分析,发现基于车头时距的多公交模型能够在有效控制车辆延误的前提下,能够根据车辆的车头时距“有选择的”给予车辆公交优先,提高交叉口所有公交车的整体车头时距均衡性。