近年来我国经济的快速发展以及城镇化步伐的加快,城市交通难题日益显现,由于城市交通资源的投入、城市交通基础设施建设的速度很难满足交通需求的发展速度,城市交通拥堵形势日益严峻。城市交通拥堵带来的环境污染、资源能源浪费、经济损失和出行成本的增加等一系列问题逐步引起国内外学者的关注。采取“优先公交”策略是解决城市交通难题的有效根本途径。然而,公交系统又有自身的问题,比如“公交聚簇”现象。本文以公交系统中的聚簇现象为切入点,对公交系统聚簇现象的内在特征进行深刻探讨。本文主要研究内容包含三大部分,首先,为了对公交系统进行细致研究,为公交线路系统仿真建模做支撑,我们对合肥市公交系统做了实证调查研究,得到了合肥公交系统典型线路的基本指标数据和统计分布特征。其次,对公交线路进行建模仿真。仿真分析结果表明,发车频率、车载限制、系统乘客到达率对车辆车头时距分布特征影响巨大。通过公交系统的状态相图对公交系统的规则态、过渡态、组对态、聚簇态的特征以及相互间的演化规律进行定性研究,通过车头时距波动率和系统滞留率对车辆车头时距分布特征做稳定性定量分析。基于对车辆车头时距分布特征的认识,以缓解公交聚簇现象为出发点,提出常用的基于车头时距优化控制策略,做对比研究。分析结果表明,在运行总时间方面,基于前车控制策略费时最大,基于后车控制策略次之,基于前后车控制策略最小；在控制调控时间方面,基于前车控制策略在线路中部调控时间过长,调控时间很难保证均匀稳定,基于后车控制策略和基于前后车控制策略调控时间较小且均匀稳定；在对扰动的适应性方面,基于前车控制策略对扰动的适应性最好,调控稳定性最好,基于后车控制策略和基于前后车控制策略对扰动的适应性较差。