随着国民经济的高速发展以及城市化水平的提高,居民的出行需求日益增长,机动车保有量迅速提升,城市交通拥堵已经成为制约城市发展的瓶颈。调整居民出行方式结构、大力发展公共交通是缓解交通拥堵的有效方法之一。近年来,选取单一公交线路作为研究对象,依据线路上公交车、乘客、停靠站等元素特性构建线路系统的动力学演化模型,探索各元素的微观行为和宏观上呈现状态的本质和规律已得到越来越多学者们的关注。本文利用元胞自动机模型构建单车道公交线路系统。在前人模型的基础上引入交通信号控制,采取同步、随机以及绿波等信号控制策略,总结公交线路系统的运行规律。论文的主要工作如下：1.分别在周期和开口边界条件下对同步信号控制的公交线路系统进行建模。模拟结果显示,当系统处于自由流状态时,公交车的平均速度和信号周期的关系呈现一条振荡的曲线,并且利用数学方法精确地得出了该曲线的数学解析式。2.利用交通流守恒公式推导出周期边界系统中临界乘客到达率和公交车数量之间的关系式,较精确地确定了相图中运输能力充足和运输能力不足两个区域的边界线。相图中各个相区的面积随着分界线的变化发生同步变化。3.在同步信号控制的公交线路系统中观察到两种新的状态：“落后-追赶”、“类落后-追赶”。本文利用动力学理论,推导出了“落后-追赶”状态的发生条件。4.分别在周期边界和开口边界条件下建立了随机信号控制的公交线路模型,结果显示平均速度与信号周期的关系呈现一条单调递增的连续曲线。利用概率论知识推导出了曲线的数学解析式。“落后-追赶”、“类落后-追赶”两种状态在系统中不能稳定存在。5.在开口边界条件下建立了绿波控制的公交线路系统模型,发现当系统处于严重拥堵状态时,绿波信号效果较差；当系统处于其他状态时,绿波信号效果良好。本文推导出了运输能力不足状态下平均速度的计算公式。6.基于同步信号规律,提出了一种新的信号控制策略,即阶梯信号。并将阶梯信号的仿真结果与绿波、同步以及随机信号进行对比。结果表明：根据公交线路的状态及时调整信号控制策略可以提高公交车辆的运行效率,提升顾客满意度。