大力发展公共交通对于缓解城市交通拥堵问题、促进城市可持续发展具有重要意义。常规公交以其线路设置灵活、建设快捷、投资小及运营费用低等特点在城市综合交通中发挥着不可替代的作用。结构决定功能,合理的常规公交线网结构对于充分发挥基础设施功能、提高系统服务水平和竞争性具有十分重要的作用。针对公交线网设计问题,前人进行了大量研究,但大多采用离散模型进行公交线路的逐条布设,形成的线网结构复杂且各条线路间相互独立。然而解析模型基于简化的公交线网方案,易于进行线网的连续、整体设计。基于此,本文面向方格型道路网结构,以公交乘客和企业总成本最小为目标,构建由公交快线、普线和支线组成的方格网+轴辐式多层次公交线网设计的解析模型,采用遗传算法并利用MATLAB确定最佳线网结构,比较其相对于小汽车的竞争性,并进行模型敏感性分析。首先是基础理论研究。分析基础线网结构、线网分层理念及方法、多层次线路连接规则,确定本文研究对象为由公交快线、普线和支线构成的方格网+轴辐式多层次公交线网结构；然后剖析公交线网设计的常用模型,并进一步分析模型目标函数中各项成本的构成；最后对比分析多变量非线性模型求解算法,明确本文基于MATLAB遗传算法工具箱的模型求解算法。其次是解析模型构建与求解。模型以公交企业成本(包括基础设施建设与维护成本和运营成本)和公交乘客成本(即出行时间成本,包括到站时间、候车时间、在车时间和换乘时间成本)最小为目标函数,考虑站距大小、服务频率和车辆载客能力等约束条件,建立由快线、普线和支线组成的方格网+辐射式多层次公交线网设计模型。之后采用遗传算法设计求解流程,利用MATLAB平台编程求解,得到最佳线网结构决策变量、系统成本构成及线网性能。最后进行模型应用。利用西安市主城区的城市特性、乘客出行特性和公交运行特性参数,求解最佳公交线网结构,比较其相对于小汽车出行的竞争性,分析最佳公交线网的成本构成及服务水平,并设计对照场景分析客流需求和城市规模变化对线网性能的影响。进一步进行线网结构针对决策变量、需求分布和运输模式的敏感性分析,以揭示本文所构建的方格网+轴辐式多层次线网结构的稳定性。