随着城镇化进程的快速发展,现有的道路资源和交通设施条件难以适应人口规模高速集聚带来的机动化出行需求。公共交通在人均道路交通资源的利用效率、节约能源减少尾气排放等多个方面具有其他机动化出行方式不可比拟的优势。优先发展公共交通,构建以公交为主要出行方式的城市高效交通系统是缓解交通拥堵的可持续发展措施。公交线网站距配置是影响城市公交系统运行效率的关键因素,其设置的合理性很大程度上决定着公交线网的运输能力、运行效率和服务水平。因此,研究城市公交线网站距的优化配置和公交线网供给与出行需求分布的耦合匹配,对城市公交系统运行效率和效能提升具有重要的意义。本文依托国家自然科学基金重点项目《现代城市多模式公共交通系统基础理论与效能提升关键技术》(51338003),对城市公交线网站距优化配置展开研究,建立基于用地功能地位的双层规划模型分析公交线路物理站距优化设置方法,以及考虑居民出行时空分布差异下的公交线路跨站运营策略和运营站距的优化设计,从公交网络层面使用连续近似模型探究公交乘客出行时空分布与公交网络站距的耦合匹配,构建公交网络站距离散优化模型获取公交站距和站点位置的最优化设计方案,加强公交服务薄弱区域的基础配套设施和接驳换乘服务,进而为公交线网的规划和设计提供理论依据。论文的主要研究内容可以分成如下几个方面:首先,公交出行需求分布特征与公交线路沿线的土地利用状况密切相关,公交线路的物理站距设置应满足公交沿线乘客的基本出行需求。提出基于用地功能定位的公交线路物理站距优化设置方法。使用层次聚类法从定量的角度对公交站点进行功能定位并对公交线路的服务范围进行服务区的划分。建立公交线路物理站距双层规划模型,上层模型考虑了政府、乘客和公交运营企业三方的利益,下层模型考虑了公交客流的分配。模型最优解确定了公交服务区的站点个数,近似最优解用来指导实际站点位置和物理站距设置的优化与调整。其次,公交线路物理站距经优化设置后,公交运营停靠策略能够更好地适应公交沿线乘客的出行时空分布差异特性。本文分析两种典型的公交线路运营停靠策略和运营站距优化设计方法。第一个是单条线路上的跨站运营策略和运营站距的最优化设计。建立单条公交线路的运营站距优化模型,模型考虑路段行驶时间的随机性、公交车最大载客量以及公交车内的拥挤效应,提出基于嵌入蒙特卡洛仿真的混合人工蜂群算法的模型求解方法。第二个是两条并行公交线路的跨站运营策略和运营站距的最优化设计,其中一条公交线路提供常规运营服务,另一条在每个时间段提供一种特定的跨站运营服务。构建并行公交线路运营站距的优化模型,模型中考虑公交车容量约束、服务频率约束和跨站运营约束,提出多邻域迭代局部搜索算法的模型求解方法。第三,以城市公交出行时空分布为基础,揭示公交网络供给与出行需求的互动关系,分析城市都市区的公交网络站距与出行时空分布的系统耦合特性。本文从公交网络层面提出两个公交网络站距与出行时空分布耦合模型。第一个是连续近似优化模型,分别建立基于公交物理站距的静态耦合连续近似模型和基于公交运营站距的动态耦合连续近似模型,使用解析法求解和比较两个连续近似模型中公交网络供给配置,并分析公交车容量、车队规模、车头时距等约束对公交站距设置的影响。第二个是离散优化模型。建立公交网络站距的离散优化模型,在城市的都市区内备选站点集合中选取适宜的公交站点,模型的约束条件考虑基于用地类型的公交站点覆盖率和公交车辆在站点的进出拥挤对所在路段交通流运行的影响,并使用CPLEX软件对模型进行求解。最后,公交线网站距优化的范围主要是城市的都市区,而远郊区域是公交服务的薄弱环节。在优化都市区公交线网站距配置的基础上,本文分析两种重要的都市区公交枢纽站点基础接驳设施的优化问题。第一个是郊区公交接驳线路的设计优化问题。构建郊区公交接驳线路设计的特殊模型和一般化模型,分别提出动态规划算法和人工蜂群算法对两个模型进行求解。第二个是公交枢纽站点辐射范围内的公共自行车租赁点规模确定和布局优化。提出分层分级的公共自行车租赁点布局优化方法,并采用免疫优化算法选取最优的公共自行车管理维护点。本文的研究成果可以为城市公交线网站距及设施配置的规划和设计提供有益的理论支持和参考意义。