在公共交通系统规划的众多内容中，公共交通线网规划是其核心内容。它决定着公共交通营运范围，决定着网点分布和相互之间的衔接交叉，是其它内容的基础。本文在分析了公共交通线网规划影响因素和国内外的优化方法后，首先研究了拥挤公交网络中站点的交通特性，并以此提出了基于站点泊车容量和能力限制的SUE配流模型;同时分析了公交网络的形态及合理规模的确定方法。最后，综合上述内容，在分析了轨道线路与地面常规线网之间的相互影响后，提出了基于边际效应的公交网络优化规划方法，并进一步研究了以轨道交通为核心的公交网络规划方法。　　根据系统科学的原理，当系统规模扩大到一定程度时，会出现涌现性。随着公交网络规模的扩大，站点的交通会表现出新的特性:公交车辆和乘客的双重排队现象。本文把站点作为一个系统考虑，分析了其要素组成和规划原则。根据大量的调查数据，可知公交车辆到达站点服从泊松分布，在高峰时段乘客的到达为均匀分布。根据排队论理论，给出了公交车辆进、出站点规律的计算公式。依据调查数据和经验公式，分析了乘客的上、下车规律，给出了公交车辆在站点的停靠时间模型。考虑到数学公式具有局限性，用蒙特卡洛方法对公交站点的车辆停靠情况进行了模拟。　　简单的排队论公式难以精确地描述公交车辆在站点接受服务的过程，本文从公交车辆在站点的重复启动、刹车过程入手，给出了更详细的分析方法。首先给出了滞留延误的定义和计算方法，并根据实际情况给出了几种可使用的计算公式。综合乘客在站点的各种时间消耗，给出了基于泊车容量和发车频率的站点优化方法。　　在拥挤的公交网络上，由于线路容量的限制和公交车辆的排队，会导致乘客的过载延迟。针对公交网络系统，考虑站点泊车容量和运送能力限制情况下的随机平衡分配问题，建立了与其相等价的数学规划模型，并提出有效的迭代算法。实例分析表明由于车辆排队导致过载延误时间增加。　　在公交网络规划中，换乘一直都是一个关键的评价指标。分析了针对时间和距离意义上的公交网络的可达性，在此基础上给出了基于换乘次数的公交网络可达性定义和数学表达式。以换乘次数为核心，重点研究了公交网络换乘矩阵的定义与特性，给出了换乘矩阵的求解算法。由于换乘矩阵忽略了线路的方向，不能用来分析常规公交线路，进一步研究了线路方向约束下的公交网络换乘问题，并给出了公交网络中换乘次数最少的路径搜索算法。　　轨道交通网络作为城市公交网络的骨架对城市形态和城市空间结构具有深远的影响作用，但是网络的形态分形作为一个抽象的数学问题迄今为止尚无公认的、切实可行的方法。运用分形理论研究了轨道交通网络的分布形态，并以上海市轨道交通规划网为例，测算了其分形维数。公交网络的规模是一个涉及到多变量的问题，以公交车辆为研究对象，研究了其最优组合和规模扩张问题。　　针对Braess悖论对网络设计的影响，论文在公交OD矩阵的反推和对多用户拥挤公交网络的SUE配流模型基础上，提出了基于边际效应的公交网络优化、规划模型，并给出了公交网络优化规划的流程图。　　由于公交网络中存在层次结构，论文重点分析了轨道线路与地面常规线路之间的相互影响及接运线网的规划方法。论文最后根据公交的层次结构，以轨道交通为核心，应用交叉规划和双层规划方法，建立了多层限制的公交网络集成优化规划模型。