随着城市规模的不断扩大,通勤人数的进一步增加,轨道交通作为一种大运量的快速出行方式在特大城市得到快速发展,但近年来我国很多特大城市的发展却呈现“汽车公交客流量急剧下降,企业亏损严重”的严重问题,且呈现继续下滑趋势。若大幅度调整汽车公交线路实现多方式换乘,又会增加乘客的出行时间和多次换乘的票价费用,达不到增加公交客流量的目的。为实现特大城市交通的可持续发展,需将换乘优惠与公交线网规划结合起来一同考虑,形成以“轨道交通为骨架,汽车公交为辅助,其他客运方式为补充”的城市公交网络系统。基于此,采用复杂网络理论的K-shell分解法（K-shell decomposition）识别各站点的重要性,选择主要换乘节点,确定保留下的骨干公交线路,构思其余公交线路候选集合;建立换乘优惠方案下汽车公交线网调整优化双层规划模型,并进行优化求解。以天津市中心城区公交网络为例,对其予以验证分析。具体内容如下:（1）分析特大城市公交网络复杂特性。分析特大城市公交系统的组成、特点、存在的问题和公交换乘的影响因素,从而提出保障措施。通过对天津市中心城区公交网络结构拓扑,计算节点度、平均路径长度和紧密度中心性等复杂性指标,证实了特大城市公交系统复杂网络特性。（2）进行基于K-shell分解法的重要节点分析。结合特大城市公交网络特性,利用K-shell分解法对公交站节点进行剥离分析,求解K-shell值并进行排序,分析各节点的重要性。（3）建立换乘优惠方案下汽车公交线网调整的优化模型。确定换乘优惠的对象、目标和原则,对乘客、企业及政府三者追求的目标进行博弈分析,建立上层为系统广义出行成本最小化、公交出行量最大化和公交企业亏损最小化的多目标模型,下层为基于弹性需求的均衡配流模型,并设计算法进行求解。（4）进行应用研究。对天津市中心城区的公交现状进行分析,基于K-shell分解法对公交站点分析,对线网进行优化和客流分配,评价分析协同优化结果,并与以往研究进行比较,验证本文所提出优化方法的有效性。结果表明,该方法可以适应特大城市以轨道交通为骨架、汽车公交为补充和接驳的需要,增加了公交的出行量,并降低出行成本和减少公交企业不必要的亏损,提升公交网络综合服务水平。