城市公共交通系统可以抽象为由公交线路和停靠站点构成的复杂网络,这个网络的拓扑结构对公共交通系统的功能具有重要影响。因此,本文运用复杂网络的统计学研究方法分析了公交网络最有代表性的两个实体——地铁网络和公共汽车运输网络的拓扑结构特性。研究表明:L空间地铁网络是一个树状网络,而P空间地铁网络是一个小世界网络;L空间和P空间公共汽车运输网络有着大的集聚系数和小的平均路径长度,都是典型的小世界网络,且P空间公共汽车运输网络的小世界效应更加明显。公共交通网络的拓扑结构特性源于其内在的演化生成机制。本文通过实证研究发现,公交网络中经过站点的线路数分布服从幂律分布,节点的度分布服从指数分布。基于此,提出了公交网络的演化生成机制——线路择优连接和站点随机游走机制,并构建了公交网络的演化模型。数值仿真结果表明,模型反映了公交网络演化生成过程的关键要素。应用复杂网络理论对城市公交网络进行连通抗毁性评价,对于确立公交网络中关键的枢纽点,预防公交网络遭到协同攻击和破坏等具有重要意义。本文从复杂网络通常所面临的两种攻击——随机性攻击和选择性攻击来考察公交网络的连通抗毁性,并确立最大连通子图的相对大小和网络的效率为公交网络的连通抗毁性评价指标。随后对国内4个城市公共汽车运输网络的连通抗毁性进行了计算机仿真实验,发现其在选择性攻击时抗毁性较弱,而对随机性攻击却具有较强的鲁棒性。最后本文结合南京市公共汽车运输网络给出了一些网络预防与优化对策。