公交优先发展战略是应对各大城市日趋严重的交通拥堵、污染等问题,提升人民群众生活品质,促进城市可持续发展的重要手段。在城市公交系统中,常规公交以其布线灵活、覆盖面广等优势扮演着主力军的角色。但由于常规公交线路所处的交通环境复杂,公交管理、调度水平不高等原因,目前常规公交运行可靠性和效率普遍偏低,公交串车、车辆过载等现象频发,极大降低了城市公共交通的运营服务水平和公共交通相较于其他交通方式的竞争力和吸引力,制约了公交优先发展战略的持续快速发展。随着近年来公交智能化、信息化水平的不断提高,公交运营企业可依托智能公交系统更好实现对于公交系统运行状态的实时监测以及对于公交运行车辆的实时调度控制。在此背景下,相关学者和从业人员广泛开展了关于公交动态控制问题的研究与实践工作,发展出了驻站控制、跳站控制、信号优先控制等丰富的公交动态控制方法,并将最优化控制、反馈调节控制等先进的控制理念引入到了相关控制方法的构建与求解之中。本文重点研究了公交车辆的自适应驻站控制问题,并在现有研究基础上进一步深化了以下三方面的工作。一是基于树形图矩阵构建了用以描述公交车辆运行过程的数学方法,利用该方法可更为深入地阐释公交运行过程不可靠性的内在根源,并更为准确地刻画公交串车、车辆过载等现象;二是放松了现有大部分研究中要求驻站控制点处插入的松弛时间足够大的约束条件,提出了可分析任意公交运行环境和驻站控制参数组合对于公交运行可靠性影响的定量分析方法,利用该方法可有效权衡实施自适应驻站控制策略后对于公交运行可靠性和运行效率的影响;三是进一步讨论了公交车容量限制对于公交运行可靠性演化过程的影响,并在此基础上提出了可从乘客平均常规候车时间、平均额外候车时间和平均车内时间三方面定量评估自适应驻站控制实施效果的方法,该方法可作为求解最优自适应驻站控制方案的有效工具。具体而言,论文主要研究内容及成果包括:(1)提出了基于树形图矩阵的公交运行时刻表偏差的分析方法,该分析方法将公交车辆运行过程中遇到的各类随机因素的干扰作用以树形图矩阵的形式进行了整理,通过对树形图矩阵的递推迭代则可很好揭示出公交运行时刻表偏差随着公交运行过程的累积和放大现象,同时也对公交车辆间运行过程的相关关系从理论层面进行了解释。相关分析结果很好印证了实际公交运行过程中存在的“快车更快,慢车更慢”的公交运行规律以及“公交串车”的现象。此外本文发现,在公交车辆发生串车后,串车车辆将以公交车队的形式运行,此时车辆的运行规律也将随之发生改变。为此提出了考虑串车现象的树形图矩阵动态修正方法,修正后的树形图矩阵不再以单辆公交车,而是以公交车队为研究对象来分析公交运行过程。结果显示,修正后的树形图矩阵很好描述了串车现象发生后公交运行时刻表偏差的演化过程。(2)首先在不考虑车辆相关性和串车现象的前提下提出了基于等效控制系数的自适应驻站控制分析方法,该分析方法放松了以往大部分研究中要求驻站控制点处插入的松弛时间足够大的约束条件,通过将等效后的控制系数替换原控制系数的方式分析了当松弛时间较小时驻站控制策略的实施效果。接下来利用树形图矩阵进一步研究了考虑车辆相关性和串车现象的公交车辆驻站过程,通过分析公交车队中的首车、尾车和队伍最中间车辆的驻站控制过程,提出了用以计算驻站控制点处的离站树形图矩阵的数值求解方法。此外分析结果还表明,当驻站控制点处插入的松弛时间较小时,公交车辆的平均驻站时间会在原松弛时间的基础上增加一个额外的偏移量。(3)在实际公交运营中,可利用的公交资源往往是有限的(例如有限的公交车队规模、有限的公交车容量等),此时就需要通过合理制定自适应驻站控制方案来充分利用公交资源,并实现公交系统的稳定高效运行。为此,首先利用树形图矩阵提出了考虑车容量限制的公交运行过程分析方法,该方法以公交车队为研究对象分析了其在驻站控制点和非驻站控制点的公交乘客上车过程。此后分析了当公交资源有限时驻站控制策略相关控制参数的权衡问题,并提出了从公交乘客出行时间的角度评估自适应驻站控制策略实施效果的方法,该方法可计算任意驻站控制策略下公交乘客的平均常规候车时间、平均额外候车时间和平均车内时间等出行时间花费。