公交信号优先控制是优先考虑公交车利益的一种信号配时技术，也是对城市交通控制系统功能的一种完善和补充。社会车流是城市交通流的主体，城市交通控制系统以社会车流基本参数的检测及优化构建其主体框架；交叉口公交信号优先是在该主体框架所确定的信号配时方案基础上，通过特别考虑公交车利益，对配时方案所进行的一种宏观或者微观调整。目前常用的公交优先信号控制策略可划分为被动优先、主动优先以及实时优先三种策略，其中，实时优先为主动优先发展的高级形式。

图1公交信号优先控制策略及发展历程

图2公交信号优先控制系统逻辑结构

一、被动优先

  被动优先策略是根据交叉口历史采集交通数据进行的离线优化方案，无需考虑当前交叉口实际交通状况、公交车辆到达情况，公交相位无需安装检测设备，信号机无需设计公交优先信号接收系统。被动优先策略适用于交叉口交通流量较大以及公交车流率稳定的情形，通过增加公交车优先权重，对交叉口预先设定配时方案，可以有效减少公交车辆延误。常用控制策略包括：信号周期优化方法、公交相位时间优化方法、相位分离方法、绿信比优化方法、预信号优先方法以及公交绿波协调控制方法等。

图3被动优先公交相位设计

二、主动优先

  主动优先策略需要通过检测设备对检测到的公交车辆提供优先，其主要实现方法包括公交相位绿灯延长、提前启亮及插入公交专用相位等。单点公交优先信号控制应同时保证公交车辆的优先通信和交叉口所有交通流的总体运行效益，公交优先策略的实施能够有效减少交叉口公交车辆延误，并保证其快速通过交叉口。

  主动优先信号控制策略可以分为绝对优先、完全优先和部分优先三种方式。绝对公交优先，检测器只要检测到存在公交优先申请，不考虑公交车及交叉口的运行状态，信号机立即实施公交优先控制策略，让公交车辆在最小延误时间内通过交叉口；完全公交优先需考虑交叉口交通流的正常通行，釆用信号机预先设置的公交优先方法，让公交车辆以尽可能少的延误时间通过交叉口。

  研究中发现，当实际交叉口部分相位车流量较大，公交车到达率相对较高时，上述两种策略使得社会车辆延误迅速增长，影响交叉口相位车流正常通行，极易造成交叉口拥堵。部分公交优先策略区别于前两种优先策略，当检测到有公交车辆到达时，需优先保证交叉口各相位交通流正常通行，总延误不再增加，再通过相应的优先控制方法，判断是否给予公交优先通行权。基于上述分析，提出部分公交优先控制策略的约束条件为：

（1）公交优先不得影响干线协调控制

  单点公交信号优先控制须服从于干线协调控制，即需要优先保证干线交通流的顺畅运行，公交相位绿灯延长、提前启亮都是在不影响干线协调绿波带的前提下进行实施。干线协调控制作为单点公交优先控制的约束条件，公交相位信号配时优化不得影响干线车流正常通行。

（2）公交优先时间受非公交相位提供最大绿灯时间限制

  部分公交优先控制，公交相位绿灯优先时间受非公交相位最大可提供绿灯时间限制；绿灯延长策略中，公交相位最大绿灯延长时间为信号周期中公交相位后续可压缩相位可提供的最大绿灯时间；绿灯提前启亮策略中，公交相位最大提前绿灯时间取决于公交通行前一相位可压缩最大绿灯时间。

（3）公交优先申请执行受非公交相位绿灯时间补偿限制

  引入对非公交相位绿灯补偿策略的目的，是为了降低由于公交信号优先对非公交车辆的不利影响，使非公交相位车辆获得一定的效益，保证非优先相位不因绿灯损失时间发生拥堵，保证交叉口交通流能按正常秩序运行。因此公交优先申请的执行受补偿策略影响，若当前信号周期正在执行绿灯补偿策略，将保留新的公交优先申请，直至绿灯补偿执行结束。

（4）公交优先策略受交叉口整体效益影响限制

  公交优先策略实施后，公交相位车辆的延误会明显减少，而非公交相位车辆延误会有所增加。为保证交叉口正常运行，在对公交申请执行优先时，需计算出上述公交优先控制方法实施前后交叉口总体交通延误，若优先策略实施后总延误明显增加，则不予公交优先。

三、实时优先

  实时优先控制策略通过实时检测交通数据，通过一些优先性能评价指标选择信号优先优化方案。实时控制系统中，信号配时参数、周期、绿信比以及相位差都是根据实时交通数据进行调整，公交优先实时控制中，将公交车辆与其他车辆分离开，对其目标函数赋予一定权重，实时对公交控制参数进行调整实现优先控制。实时优先是最新的公交优先信号控制方法，该控制方法能够实现交通效益的最优化，在对公交车辆优先控制的同时，能够将对其他车辆运行的影响降到最低。但其控制机理复杂，对各方面技术要求较高，受实现条件限制，目前实时优先控制方法的理论研究意义尚大于实际应用效益。

图4自适应实时优先相位设计数据流

图5实时优先控制策略研究框架