自上世纪70年代起,国外学者开始对公交线网优化进行系统的研究,而后随着公交优先概念的提出,公交线网优化设计逐渐成为研究热点。目前,国内外已有许多学者对公交网络的优化设计问题进行了研究。现有的研究集中在以总行程时间最小化、换乘次数最少化为目标的网络优化,在对非直达的OD对的公交线路优化中最大程度实现了一次换乘,二次换乘比例较低,因此总行程时间最小化方面均取得了较好的效果。然而为提高公交的吸引力,最大化的满足乘客的直达需求成为更高的追求,上述这类模型均没有直接以直达需求量最大化为目标,在非直达OD均满足最少换乘的条件约束下,对公交网络进行优化。为了在非直达需求均满足最少化换乘的基础上进一步提高公交线网的直达率,本文在现有研究的基础上,以公交网络优化设计为研究对象,提出和设计了一套公交网络优化设计的理论和方法,论文所做的具体研究工作如下:(1)设计了一套公交网络性能表征指标的计算方法。基于深度优先搜索算法,设计了搜索任意公交网络OD可行路径的算法,计算公交网络的平均直达行程时间、平均直达等待时间以及网络直达率,并验证了算法的准确性和可行性;基于space P空间建模理论,提出了公交网络最少换乘次数的计算方法,简化了常规方法的计算流程。(2)建立了以直达率最大化和直达总时间最小化为目标的公交网络优化模型。与现有的研究相比,增加了换乘次数最小化约束;基于发车频率共享原则,应用了过滤备选线路的客流分配方法,与实际情况更匹配。(3)设计针对于公交网络优化设计问题的模型求解算法并进行实例验证。首先,利用Floyd最短路算法搜索初始网络最短路径,通过线路的删减,合并等操作后作为初始线路集;然后,设计具有遗传迭代机制的元启发式算法求解模型。最后,结合Mandl’s Swiss网络进行实例验证并与现有研究结果进行对比。结果表明:对于Mandl’s Swiss网络上的4条线路、6条线路、7条线路、8条线路以及12条线路优化问题,本文提出的公交网络优化设计方法能在一定程度上提高公交网络的直达率,同时不会导致平均直达行程时间和平均直达等待时间的大幅增加。