近年来,我国城市发展迅速,汽车保有量急剧增加,导致城市道路交通拥堵愈加严重,已有的城市交通运输系统逐渐无法满足居民日益增长的出行需求,直接影响了社会经济的可持续性发展。城市公共交通作为一种相对投资小、见效快、效率高的出行方式,在城市客运、缓解交通拥堵方面起着至关重要的作用。而城市综合公交线网优化是保障城市公共交通事业健康发展的关键性环节。本文总结归纳了国内外城市综合公交线网优化问题的研究成果,阐述包括了城市社会经济、土地利用状况、道路交通网络、公共交通调查、居民出行调查以及城市公交线网分担率的模型、效用函数、预测方法的公交线网优化基本理论和常见的公交线网优化模型与求解算法。针对“限时免费换乘”政策的提出,为了使轨道交通与常规公共交通线网构成的综合公共交通网络更加合理,以综合公交线网系统总费用最小为目标,将“限时免费换乘”条件作为乘客乘车成本因子,以公交单条线路长度、线路非直线系数、线路重叠系数、换乘次数为约束条件,建立了城市轨道交通与地面常规公共交通线网优化模型。考虑“限时免费换乘”条件,从信息素的累积与惩罚机理着手改进了蚁群算法,并给出了将该算法求解城市轨道交通与地面常规公共交通线网优化模型的算法流程。所建立的模型与改进的蚁群算法为优化轨道交通与常规公共交通系统构成的综合公共交通网络提供了一种新方法。以青岛市为例,进行实地居民出行调查工作得到居民出行基础数据,并对调查结果进行整理和分析。在此基础上选择青岛市6条具有代表性的公交线路进行模型与求解算法的应用,并得到优化结果。结果数据表明,优化后的公交线路的几项关键性指标均优于初始线路的对应指标,从而证明了基于限时免费换乘的城市综合公交线网优化模型与改进的求解算法的可行性、合理性及其实用价值。