城市公交线网规划问题涉及旅客出行选择行为分析、公交线路设计、发车频率优化和公交线网规划方案评价等子问题,是一个复杂的组合优化问题。合理的公交线网,为城市居民提供便捷、经济的出行服务。线网规划的科学性对提高公交系统的运营效率充分发挥公共交通作用和功能具有重要意义。本文通过讨论城市区域布局、交通节点层次关系和旅客出行规律,分析了公交线路结构特征,生成以中心节点为界且具有层次结构关系的公交线路段,构造了公交线路段组合拼接生成公交线路的数学方法。基于发车频率的公交线网均衡配流模型对旅客乘车选择行为进行分析,在线路合理性约束和公交线网服务指标等约束条件下,综合考虑旅客和运营管理部门两方面的利益,建立以公交线路段集为中间决策变量,线路集和发车频率为最终决策变量的公交线网规划双层规划模型。构造了删除、延伸或组合拼接中心节点至服务区域内节点间线路段,删除或替换、添加中心节点间线路段,基于中心节点的交换拼接公交线路段,删除线路,生成线路等线网调整和基于客流分配的频率调整的邻域系搜索策略。设计了公交线网设计和发车频率综合优化的模拟退火算法。最后对以Sioux Falls网络为基础的算例进行分析,计算结果表明优化方法求解效率高,具有良好的服务和经济指标。