城市公交线网设计的主要内容是确定公交线网的规模、结构及走向，合理的公交线网设计必须以公交乘客出行起讫点OD（o
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）矩阵为依据，以方便居民出行为目的，同时兼顾公交企业的效益。目前，国外在公交线网设计方面已开展广泛而深入的研究，基于公交线网设计的一般过程形成了多种线网设计方法，比较成熟的方法包括规划手册法、系统分析法、市场分析法、交互式辅助系统分析法及数学寻优法等5类，国内常用的线网设计方法主要有“逐条布设，优化成网”法和基于分层的线网设计方法。
其中，规划手册法利用设计者已有的专业知识和技术经验编制公交线网方案，缺乏客观、科学的依据，因而其适用于规模较小的城市公交线网设计；系统分析法是在规划手册法初步设计的公交线网基础上建立综合评价模型，对各方案线路的运输效果进行分析评价，能够客观地反映公交客流需求。
市场分析法是在分析OD调查资料、公交现状成本和效益等资料的基础上设定优化目标，然后重新设计公交线网方案并预测未来的成本和效益，然而方案的产生和出行量的预测、分布等需要人工进行处理，并且方案设计过程中需要反复调整线网直到评价效果满意为止，因此该方法仅适用于线路较少且简单的公交线网设计。
以上几种公交线网设计方法均具有一定的局限性，下面主要介绍适用性较广的交互式辅助系统分析法、数学寻优法、“逐条布设，优化成网”法和基于分层的线网设计方法。
1.交互式辅助系统分析法
随着计算机技术、地理信息系统（GIS）和数据库管理系统（DBMS）的发展和应用，公交线网设计可以借助计算机的运算功能，直接与用户进行交互式的公交线网设计与优化。基于计算机的交互式辅助系统分析法在模型的建立和求解时使用了大量的先进算法，并将其集成软件包，如EMME、T
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sCAD、VISSUM等软件，这些软件可以快速、大量地处理出行OD信息及路网信息，辅助生成设计方案并对各方案进行模拟分析，更重要的是可以针对设计方案输出直观的多样化图形，方便设计者直接进行设计方案的修改，最终生成最优的线网设计方案，这一系统可以有效提高公交线网的设计效率。
2.数学寻优法
数学寻优法是将公交线网结构与客流需求之间的供需关系简化，通过建立数学模型确定最佳的公交线网方案，一般采用启发式算法生成公交线网，然后运用领域搜索法、遗传算法或改进的遗传算法等进行线网优化。该方法对于结构较简单的棋盘式、环放式路网中的公交线网设计具有较好的实现效果。
3.“逐条布设，优化成网”法
“逐条布设，优化成网”法根据某一个或几个指标，在可行路线中逐条找出最优的公交线路，进而叠加生成完整的公交线网。该方法是以乘客换乘次数最少、直达乘客运送量最大为主要目标，通过分析备选线路的起、终站位置及客流分布，确定线路的最佳配对及各线路的最佳走向，同时满足其他目标与约束条件。该方法的主要流程如图5-1所示。
图5-1“逐条布设，优化成网”法设计流程
4.基于分层的线网设计方法
分层公交线网设计是“逐条布设，优化成网”法的进一步优化，该方法在公交线路客流特征和公交出行服务水平调查分析的基础上，根据客运需求将公交线网分成三到四个层次分别进行布设。第一层是公交主干线，主要提供长距离运输，实现跨区域客流在空间上的快速流动，具有速度快、发车频率高、服务水平好的特点；第二层是公交次干线，可以满足相邻组团之间或市中心和片区中心的中距离出行；第三层是公交支线，填补公交空白区，满足居民的短距离出行，此外还可以根据实际情况布设衔接轨道交通的公交接运线路，以增强轨道交通的服务能力。分层公交线网设计方法的具体流程如图5-2所示。
图5-2分层公交线网设计方法流程
从以上分析可以看出，不同的公交线网设计方法有其适用性及优缺点。此外，从城市公交线网设计的实践来看，不同的设计期限也要求运用不同的设计方法。因此公交线网设计是一个循序渐进、不断修改完善的过程，在实际应用中需要根据城市的发展规模及公交线网设计期限选取相应的设计方法。