본 연구는 버스 탑승자 및 교차로 승용차 사용자 모두에게 편익을 고려할 수 있는 대중교통 신호 우선(TSP: Transit Signal Priority) 모형을 소개하고자 함.
선행연구(Hounsell and Shrestha, 2012)에서는 각기 다른 여객 수요수준에 대해 운송 기관들이 종종 그들의 운행 전략을 두 개의 그룹으로 구분함을 제시한 바 있음.
 - 저 수요 노선에 대해서는 스케줄 기반의 정상 서비스 제공
 - 고 수요 노선에 대해서는 차두 기반(headway-based) 운영

각각의 전략들은 대중교통 서비스 신뢰도 개선을 위한 방법론으로 TSP를 오랜 기간 인지해오고 있음.
노선 내 버스 및 신호 통제자의 기능에 대한 활용가능한 정보에 의존하여 다양한 TSP 통제기법이 실제 이행될 수 있음.
그러나 극대화된 TSP의 효과성은 여전히 직면하고 있는 이슈로 남아 있음.
Hounsell and Shrestha 방법론의 잠재적 효과성에도 불구하고 다중 대중교통 우선신호를 받을 수 있는 복잡한 교차로에서의 적용은 동일한 주기 동안의 강화된 효과를 필요로 함.
예를 들면 아래의 그림 1은 지난 2012년 3월 26일 수집된 중국 지난(Jinan) 지역 35버스 노선의 차두 분포를 보여주고 있음.
1a)에 나타난 것 처럼 초기 시간 내에서는 계획된 차두 간격은 변화하지 않은 채 남아 있지만 교통 혼잡 및 교차로 지체현상 등의 결과 감지된 실제 차두간격은 거리와 시간에 따라 달라지기 시작
그림 1b)는 동일한 날짜의 각기 다른 시간대 별로 35번 노선의 3번째, 7번째, 그리고 10번째 정거장에서의 차두 진입 편차를 보여주고 있음.
동 그림에서는 피크시간(6:00-10:00 and 18:00-20:00) 동안 특히 노선을 따라 차두 편차가 증가하고 있음이 나타남.
버스별로 각기 다른 차두 편차 수준을 경험하기 때문에 다중 버스에 신호 우선화를 주는 것은 버스 탑승자 및 승용차 운전 모두에게 미치는 잠재적 효과를 고려해야 하는 복잡한 이슈임.

본 연구에서는 평균 승객 대기 시간 추정을 통해 이루어짐.
고정된 차두 운영 시스템에서 평균 탑승객 대기시간 절감에 효과적인 잠재적 방안은 동일 노선 상에 있는 모든 버스의 차두 분산(variance)을 최소화하거나 통제하는 데 있음.
Hounsell 및 Shrestha 등은 노선 운영을 위해 3개 버스(현재 시간 운영 버스 기준 앞, 뒤 버스) 간격의 차두 조정 규칙을 제안
선행연구 제안 규칙은 현행 버스와 이미 지니간 버스 간의 차두 간격 차이를 기반으로 스케줄이 뒤쳐진 버스에 우선권 부여
선행 모형에서는 만일 앞차 간격이 뒤차 간격보다 더 클 경우 접근한느 버스에 우선권이 부여될 것임.
그러나 다중 노선 시나리오에 대해서는 우선권 결정이 보다 복잡한 방식으로 이루어질 수 있음.
그림 2는 다양한 노선의 여러 버스가 TSP 통제 교차로에 접근하는 시나리오를 묘사하고 있음.
이와 같은 목표 교차로 도착 간격은 TSP 통제 시스템의 딜레마 야기 가능
예를 들면 노선 3 버스는 예정시간 보다 늦은 상태이나 노선 1, 2 버스는 예정보다 선행되고 있을 경우,현재의 통제 원칙에 따르면 우선권은 노선 1,2가 아닌 노선 3번 버스에 제공되어야 함.
그러나 노선 3 버스에 대한 우선권은 교차로 통과는 우선 운행 버스라 할 수 있는 노선 1, 2버스에 불가피하게 강제되어 버스 노선 서비스 신뢰도 저하 가능
특히 주도로에 제공되는 우선통행권은 교차로 상 차량 지체를 가중시킬 것임.
따라서 전반적인 시스템 편익에 기반하여 어떻게 적절히 우선 통행권을 형성하는 것이 TSP 운영에서 매우 중요한 이슈가 되고 있음.

본 연구 제안 통제 시스템의 목표는 버스 차두 간격 편차를 줄이고 다음 버스 정류장에서의 버스 탑승객 대기 시간 최소화를 위한 TSP 통제를 활용하는 것임.
그림 3은 본 연구 제안 통제 시스템의 구조를 묘사
통제 모듈은 모든 감지 버스의 운행간격과 위치에 따라 녹색 단계의 끝에서 우선 결정이 진행되도록 작동하게 될 것임.
그림 4에서 T^R 변수는 버츠 차량, 신호 통제자, 그리고 통제 센터 간의 의사소통 시간을 의미하며, t^c는 신호 통제자의 반응 시간을 의미
의사결정 성과는 우선권을 받는 버스 숫자, 녹색구간 확대 또는 적색구간 감소 등에 대해 요구되는 기간 등이 될 것임.
통제 모듈은 활용가능한 자료에 기반하여 우선권 결정을 형성하도록 설계
본 모형은 모든 버스의 위치 정보를 GPS 또는 자동 차량 위치 시스템에 대해 활용가능하고 신호 통제자는 다양한 우선통행 시간 제공이 가능하다고 가정

그림 4는 전체적인 모의분석 흐름 및 제안된 TSP 운영을 위한 의사결정 절차를 보여주고 있음.
효율적을 최적 해결책을 찾기 위해 오름차순으로 구성된 각각의 후보군들은 순차적으로 테스트 될 것임.
본 연구는 지난(Jinan)의 도로 구간(Wei'er Road)에 대해 버스 신호 우선화를 위한 제안된 의사결정 절차의 효과성 평가 시험을 이행(그림 5 참조)
관심을 갖는 구간 연장은 총 3km이지만 모의분석의 정확도 개선을 위해 약 4.5km 범위의 해당 도로 및 연결된 간선도로 등로 모의분석에 포함

모의분석 모형에 입력되는 핵심 교통 패턴 및 지리적 특성은 다음과 같음.

 - 해당 구간 총 버스 노선 연장은 6-6.8km
 - 3km의 관심 대상 실험 구간 도로는 6개의 양방향 차선을 가짐.
 - 평균 차두시간 간격은 약 4분이며 목표  구간 상 관측되는 편차는 2-6분임.
 - 양 방향으로 8개의 버스 노선이 존재
 - 버스 전용차로는 없음.
 - 6개의 교차로가 존재하며 그 중 2개만이 버스 우선권을 제공 가능
 - 모의분석 총 시간은 약 3,600초임.
 - 버스의 여객 수 및 승용차 탑승객 수 동등수준은 각각 20명과 2명임.
 - 의사소통 및 반응시간 합계는 3초임.

통제의 효율성 및 사례 묘사의 편이성 등을 위해 본 연구는 실험 분석에 녹색 영역 확대의 TSP만을 고려하였으며, 제안 전략은 다음의 시나리오별로 평가

시나리오1: 우선 통제 없음
시나리오2: 모든 요청 버스에 대한 우선권(녹색 영역 확대에 대해 15초)
시나리오3: 다양한 녹색 영역 확대에 대한 제안 통제(본 연구 제안)

효과성에 대한 측정은 차두간격 편차, 승객 대기 시간, 총 버스 승객 지체(대기시간 및 여행 시간 포함), 전체 도로 네트워크 상에서의 총 지체 인원 등

본 연구의 제안 통제방식은 버스 차두간격 편차 감소 측면, 승객 대기 시간(4.8%), 총 버스 승객 지체(약 6.7%), 그리고 모든 차량의 총 지체 인원(약 9.9%) 등이 감소한 점에서 선행 연구 성과를 능가
위 3가지 시나리오 방법론 간의 평균 차두간격에서 차이가 없음에도 불구하고 제안된 방법의 차두 간격 편차는 다른 두 가지 시나리오에 비해 훨씬 적음(그림 6-a).
노선 2, 12, 그리고 11에 대한 편차 저감은 각각 21.7%, 31.8%, 그리고 44.9%에 달하며 이와 같은 결과는 총 승객 대기시간 저감 결과와 일치
제안 통제 방식은 버스와 승용차에 대한 신호 우선의 영향을 고려했기 때문에 당연히 다른 두가지 방법론에 비해 버스 승객 지체 감소 분야에서 더 나은 성과를 도출
그림 6-d를 통해 제안된 TSP 전략은 모든 버스에 신호 통제 운선권을 주는 방식과 비교해  운영 기간 동안 전체 구간에서 총 인원 지체 수를 절감
이는 두 번재 시나리오가 총 차량 지체를 유발할 수 있는 교차로 통행 흐름에 상당한 영향을 주기 때문임.

본 연구는 각기 다른 노선을 가진 버스들의 다중적 요청에 대한 차두 간격 기반의 TSP 통제 시스템을 소개
본 연구의 제안 모형은 교차로에 어떤 추가적 영향을 야기함이 없이 승객들의 대기시간 최소화에 목적을 두고 있음.
다중 버스 노선의 중복은 목표 지점에서 모든 버스가 스케줄이 지체되는 것은 아니기 때문에 전통적인 선착순 도착 또는 선착순 서비스 전략이 종종 효율적인 통제 제공에 실패가 발생할 수 있음을 의미
제안 모형은 보다 정교한 통제가 가능하고 감지된 버스들에 대해 부분적인 우선통행을 부여할 수 있는 다양한 우선 통행 기술을 활용
전체 구간에서의 부정적 영향 최소화를 위해 본 연구의 제안 전략은 또한 효율성 보장 측면에서 전체 지체 인원을 계산
본 연구모형의 실행력 평가는 중국 Jinan의 도로 구간 현지자료를 이용, 그 결과 다중 대중교통 노선에서 다중 우선 통행 요청이 이루어지는 시나리오에서 승객 대기시간 절감에 상당한 효과가 나타남.
또한 민감도 분석 결과는 본 연구의 제안 방법론이 만일 버스와 통행량 비용이 2%를 초과할 경우 해당 시스템 내에 버스 탑승객과 모든 사용자가 상당한 편익을 얻는 것으로 나타남.
향후 연구는 (1) 예정보다 늦은 버스에 통행우선권을 부여하여 승용차의 속도 지체가 이루어질 경우 하부지역 혼잡발생 감소 방안, (2) 보다 광범위한 실험과 현지 테스트를 통해 보다 다양한 지리적 여건 및 통행 수요 패턴 하에서 TSP 시스

템의 효과성과 신뢰도 평가, (3) 정류장 버스 대기 시간 및 GPS 버스 위치 정보에 기반하여 도시 도로 상 버스 진행 통제 시스템의 설계 등이 요구됨.