随着近年来房地产行业在中国的飞速发展,大量住宅区出现在大型城市四周,但这些住宅区附近配套的商业圈和服务设施较少,因此居民仍需要到中心城市工作、上学及购物。这些刚性需求带来了往返于中心城市及周边郊县的出行需求。然而由于郊县住宅区过于分散,市内巴士系统模式并不能很好的服务这些区域,因此低客流廊道的公共交通系统存在供需关系不匹配现象。从长远来看,当中心城市周边的郊县经济水平提升之后,随之而来的必然是和中心城市一样的高客流需求,而匹配高客流廊道供需也很重要。基于以上问题,本文希望通过对高低客流廊道特点的详细分析,设计合理的公交运行图来平衡公共交通系统的供需关系。本文研究成果及主要贡献如下:1.通过分析低客流廊道需求的特点来设计公交运行图,该运行图中任意站点均可作为公交车的始发站和终点站,因此包含但不限于已有的3种公交系统运营策略(大小交路套跑、车辆空返和跳站),是一种需求响应的公交运行图。2.以低客流廊道乘客的班车选择行为为建模背景,将乘客选择行为及巴士运行过程转化为带成本函数的时空网络。该时空网络由节点和弧组成,每条弧均有自己的弧成本函数。并利用时空网络分配模型分配乘客,分配结果保证每位乘客均选择出行成本最低的公交车。3.为低客流廊道公交系统设计双层规划模型求解运行图。模型上层利用基于大范围邻域搜索算法的遗憾随机大范围邻域搜索算法迭代更新运行图,将上层优化的运行图作为输入带入下层。模型下层利用时空网络分配模型分配乘客从而计算系统的总成本,并根据总成本调整上层的优化方向。4.考虑到精细化发车间隔后地铁系统发车决策变量数量级过大,本文设计了供需匹配解析法求解地铁运行图。该算法利用地铁系统服务能力和乘客需求之间的关系,通过解析解法求解运行图,避免了直接求解大规模整数规划问题。5.通过算例证明遗憾随机大范围邻域搜索算法的可行性及鲁棒性,并验证算法优化方向是否与预期相同;搭建地铁仿真系统,该仿真系统以站间乘客的数量转移为基础,同时利用5个约束条件对实际地铁系统运行过程进行模拟。通过算例证明供需匹配解析法的可行性及鲁棒性;通过真实数据得到北京市地铁15号线的供需匹配解析法运行图,并分析了供需匹配解析法对于地铁运营商的应用价值。