优先发展城市公共交通系统是解决大、中城市交通问题的最佳途径之一。在国家大力发展公共交通和提倡公交优先的背景下，论文以国家自然科学基金《面向换乘枢纽的公共交通协调调度理论与方法研究》为依托，围绕城市公共汽车行车计划的相关理论与实现技术展开研究，主要包括常规公交线路的客流采集与处理技术，公交线路行车计划优化的流程与方法，以及公交行车计划优化系统分析与设计等内容。 论文首先在公交行车计划理论研究和技术应用综述的基础上，针对现有研究与应用的不足，提出了论文研究的切入点——以准实时公交客流信息为基础，研究单线路公交行车计划的优化方法。论文的研究是以满足多变的客流需求为背景，并以提高公交的服务水平和企业的运营效率为目标。根据这一优化方法，论文研究了单线路行车计划优化系统实现所需的关键技术，尤其是在海量数据中寻找到客流变化的规律，并与车辆资源和人力资源较好地结合。 由此，论文明确了公交行车计划在智能公共交通系统结构框架中的地位，阐述了公交行车计划在公交营运管理中的重要性，给出了公交行车计划编制的流程。准实时公交客流信息作为论文编制公交线路行车计划的首要前提，在比较各类自动客流采集技术的基础上，论文指出了基于视频图像技术的客流采集系统存在的优势，并提出了相应的客流数据异常分析和处理逻辑，以及有针对性的客流动态预测和OD反推方法。论文将乘客候车满意度作为目标，并结合车厢舒适度和公交企业运营成本等约束构建了公交线路发车时刻表编制模型。论文提出了一种基于改进型遗传算法的求解方法，该算法引入模拟退火拉伸思想，改进了遗传算法的遗传选择操作。 在此基础上，论文结合我国公交企业实际运营模式，建立了以公交企业运营成本最小化为优化目标的“人车对应”排班优化模型，并人性化地考虑了法定日工作时间和连续工作时间限制等，同时根据模型特点，引入了LINGO的全局求解器进行求解。此外，论文结合了实际案例，并将优化成果与现行方案进行对比分析，以此验证了上述模型和算法的科学性和合理性。 最后，论文从实现层面研究了单线路公交行车计划优化系统的开发设计目的、功能模块设计、逻辑流程设计、数据库设计、接口设计以及原型系统实现方法。 本论文的研究成果在理论层面建立了一套完整的从现代客流采集技术应用、客流预测到公交线路行车计划优化模型建立、算法实现的单线路公交行车计划编制体系；在应用层面为开发先进的公交行车计划优化系统提供相关理论指导，为开发智能公交调度平台奠定系统工程基础。