优先发展公共交通是缓解城市交通拥堵,构建资源节约型、环境友好型城市的重要举措。城市定制公交是基于互联网技术的新型公共交通方式,具有舒适、安全、便捷、高效等优势,能够有效地提升公共交通出行服务质量。目前,我国部分城市已在定制公交方面进行了一定的探索,定制公交出行服务已显现出强大的市场需求。然而,历经几年发展,定制公交在不同城市呈现出不同的发展态势,部分城市定制公交发展形势良好,定制公交线路数量逐年上升;而其他城市定制公交发展明显受阻,定制公交上座率较低,导致定制公交线路数量逐年下降,甚至取消定制公交服务。影响一个城市定制公交发展好坏的因素固然包括当地居民特定的出行偏好、政府的政策支持力度大小、公交公司或互联网公司资本投入的大小等,但就目前定制公交的发展情况来看,缺乏定制公交需求预测、线路规划及车辆优化调度的理论方法研究,是制约定制公交实践发展的关键性因素。基于此,重点针对定制公交规划、管理与运营的核心基础理论问题进行研究,以城市定制公交出行需求分析为入手点,以定制公交线路调度为着力点,以“行为分析→需求预测→定时调度→实时调度→案例分析”为研究主线,以提高乘客的定制公交出行效率和成本节约为优化目标,以改善定制公交运营效益和提升公共交通资源合理配置为优化原则,对城市定制公交出行需求和线路规划与车辆调度展开深入研究,提出了定制公交的定时和实时调度优化方法。通过调研定制公交出行需求,划分定制公交类别,将定制公交划分为定时定制公交和实时定制公交两类,以区别于常规公交,明确互联网预约下的定制公交发展定位,细化影响因素。通过设计出行调研问卷,应用回归分析方法,系统分析出行行为影响因素。采用结构方程模型系统分析定制公交影响因素的因果路径,结合定制公交出行需求细分结果,明确定制公交出行需求特征。基于公交IC卡的数据和公交GPS数据,采用多项Logit模型(MNL)预测定制公交出行需求,同时采用改进的CLIQUE聚类算法,实现定制公交潜在站点的识别。针对定制公交定时调度,基于公交GPS数据,根据交通流量与交叉口延误、路段行程时间的关系模型,建立定时定制公交路段行程时间的恢复方法。采用定制公交车站点停靠时间、恢复后的站间行程时间作为划分指标,以有序聚类方法,构建运营时段划分算法,并提出定制公交发车频率的计算方法。为提升定制公交实时动态灵活性,面向出行需求高峰,建立基于出行成本的定制公交实时调度优化模型,根据乘客提交的的出发时间、期望到达时间、上下车站点,优化生成不同的线路及时刻表。通过平衡出行时间、等候时间、延误和经济成本以保障出行者的权益,基于最短路径运用分支定界算法进行求解。以实例构建仿真平台进行验证,结果表明定制公交可以节省平均行程时间、平均等待时间和迟到惩罚。为提高定制公交的运行效率,面向出行需求平峰,提出了带出行时间窗约束的实时定制公交线路车辆调度方法。将公交车早到、晚到站点所造成的乘客损失转变为当量运营里程,以多辆公交车总运营里程最小为目标,考虑乘客的站点约束与公交车容量约束,建立车辆调度优化模型。通过构建虚拟源站点,将多辆公交车调度问题转换为旅行商问题,利用贪心算法进行求解,基于遗传算法给出最优解。案例分析表明,优化模型可输出合理的车辆调度方案,基于贪心算法和遗传算法设计的模型求解方法能够有效降低定制公交线路的综合运行距离。研究结果能够为公交公司的定制公交线路规划、管理、运营等多个层面提供理论指导,同时对于政府所倡导的“公交优先”政策提供科学方法,提高城市交通运输管理实时性、准确性与高效性,进一步推动“互联网+交通”由传统产业向现代服务业转型优化升级,为发展绿色、便捷、经济的可持续公共交通提供理论支撑和科学依据,具有重要的理论和实践意义。