随着我国经济的高速发展和城镇化进程的加快，机动车拥有量急剧增加，由此产生的交通拥挤、交通事故、环境污染等问题日益严重。实施“公交优先”发展战略，可有效缓解城市交通问题，改善城市客运系统环境，满足日益增加的交通需求。该战略的实施，应大力发展既与城市土地资源供应能力、交通基础设施现状以及环境容量相适应，同时又能在社会和经济活动中起到全局性、先导性作用的客运交通方式。轨道交通因具有运量大、准点率高、乘坐舒适便捷和节能环保等特点，受到城市居民的广泛的认可。推动城市轨道交通快速发展，有效发挥其在城市公共交通中的骨干作用，已成为未来城市公共客运系统的发展趋势。近年来，我国城市轨道交通投资力度不断加大，轨道交通线路规划与建设发展迅猛。轨道交通建设过程中工程技术复杂程度较高，从规划到施工全程投资较大、建设工期较长，此外轨道交通建设对地方经济基础以及财政实力也提出很大挑战。因此，我国许多城市短时期内无法形成一个系统完善的轨道交通运营网络。常规公交作为城市公共客运系统的主体，可以作为轨道交通系统形成完善客运网络前的有效补充。二者相互协作不仅可有效扩大轨道交通的客运服务范围，而且能实现轨道交通与常规公交优势互补，促进城市公共客运整体竞争力的提高，进而达到优化居民出行结构与城市总体布局的目的。因此，考虑轨道交通与常规公交之间的合作与竞争关系，促进两种交通方式协调发展，是当前城市公共交通发展的必然要求。轨道交通与常规公交协调优化所涵盖内容比较广泛，主要通过技术协同、线路协作、管理统一、政策匹配、设施配套等方面对两种公交方式进行有效整合，促进两者在网络结构与运能资源上的共享、合作与互补，从而提高整个公交系统的服务水平和运营效率。涉及站点间的协调换乘、线网协调设计、车辆运营协调调度、票制票价协调制定、管理体制协调等内容。常规公交线路是以城市道路及相关公共交通设施为基础进行运营的，可以结合实际客流需求在短期内对线路走向及运力配置做出灵活调整，而轨道交通基础设施一旦建设完毕，其铺设的线路与场站设施很难进行调整。因此本文主要研究轨道交通规划方案确定或建成条件下常规公交站点优化、网络设计、运营协调、突发事件应急联动等关键问题。本文在国内外研究的基础上，依托国家自然科学基金项目“基于网络拓扑和交通拥堵分析的公交网络生成优化模型与算法研究（51378237）”，基于复杂网络理论、图论、最优化理论等对轨道交通快速发展背景下城市常规公交系统的优化问题进行探索与研究，分别构建了轨道交通与常规公交局域换乘网络站点优化模型、基于有效路径的轨道交通接运线路设计模型、轨道交通与常规公交运营协调模型以及轨道交通运营突发事件下常规公交应急输运模型，丰富了城市公共交通规划的理论体系。本文所完成的科研成果具体如下：1.为提高轨道交通站点与周边常规公交所构成的局域换乘网络的运行效率，首先对所研究的局域网络进行拓扑描述，确定了合理的换乘网络规模；然后以乘客费用最小为目标，同时考虑站点容量、站间距等约束条件建立优化模型，采用复杂网络社团结构理论构造模型求解算法。最后将模型应用于长春市轨道交通3号线某站点及周边常规公交组成的局域换乘网络。结果表明优化后的局域网络总换乘时间可缩短16%，在考虑时间价值的情况下系统总费用降低6.16%，模型具有一定的实用价值。2.常规公交与轨道交通有效接驳是城市公共交通协调发展的关键环节。本文通过建立基于有效路径的双目标模型来解决接运线路设计问题。首先运用复杂网络介数概念，在考虑城市拥堵的基础上定义有效路径作为接运线路设计的基础；其次以运输效率最大和乘客出行时耗最小为目标，同时考虑线路非直线系数、长度、运能配备等约束条件建立接运线路模型；然后借鉴“逐条布设，优化成网”思想，设计模型的具体求解步骤；最后以长春市轻轨4号线作为接运对象进行实证分析，结果表明在存在交通拥堵的情况下，该模型所设计的接运线路更能体现居民出行路径的选择策略。3.城市轨道交通与常规公交运营协调是公共交通协调发展的重要内容。本文通过建立双层规划模型求解最优发车间隔来实现两种交通方式协调运营。首先对两种方式协调运营进行了阐述，在对系统内各成本进行分析的基础上建立了以系统总成本最小为目标的上层模型；其次基于出行策略理论，采用改进后的最优出行策略选择模型作为下层模型对公交网络客流进行分配，为上层模型提供客流分配结果；然后结合遗传算法提出了模型的求解步骤；最后将模型应用到长春市轨道交通及与之换乘常规公交所构造的网络中，结果表明该模型可有效降低乘客候车及换乘成本。4.突发事件对城市轨道交通网络的安全与秩序产生重大威胁，严重影响轨道系统正常运行及居民出行。运用常规公交输运城市轨道交通滞留客流并实现运输接续是维持城市客运交通系统整体运行秩序的有效方法，本文对轨道交通运营突发事件情况下的常规公交应急策略进行了研究。首先确定了轨道交通运营突发事件情况下轨道网络内受影响的客流量以及需应急公交输运的客流量；其次，考虑突发事件发生具有随机性，建立了以满足乘客快速出行及输运效率最大为目标的应急线路设计模型，给出了模型求解步骤；最后对长春市轨道交通线路运营突发事件进行模拟，将应急客流矩阵及当前公共交通网络作为模型输入，对应急线路进行了设计，计算了相关指标。计算结果表明，在运力限制下，所设计的线路可有效降低滞留乘客的出行延误。本文的研究成果可丰富城市公共交通规划理论体系，促进城市轨道交通与常规公交在站点、网络、运营及应急联动等方面的协调发展，保障城市轨道交通与常规公交系统健康有序的发展，具有较高的理论价值和实际意义。