温室气体排放已经逐渐成为威胁人类可持续发展的主要问题之一,给世界各国的经济发展都造成了巨大影响。由于城市客货运需求不断增加,交通运输业已经成为城市温室气体排放的最主要来源之一。为了降低城市温室气体排放增速,世界各个国家和地区都在致力于新能源交通技术的研究,其中纯电动公交车因其“无直接尾气排放”、“低噪音”、“无直接温室气体排放”和“高能效”等特点受到了国际社会与各国政府的广泛认可。然而,较高的电池造价,较低的持续行驶里程与较长的充电时间阻碍了其进一步推广。近年来,多个国家地区的研究机构都在致力于快速充电技术的研究,其中无线快速充电技术克服了传统快充技术安装设备占地面积大的缺点,将充电设施安装在地下,进而实现公交车辆运营过程中的无线化能源补充,被视为缓解电动公交持续行驶里程不长这个瓶颈问题的最有效手段之一。本研究以无线充电为技术背景,从网络规划层面出发,结合数学建模方法与算法编程设计,在考虑城市公交实际运行线网与运营条件的前提下,研究了无线充电技术在常规公交系统,接驳公交系统和灵活接驳公交系统中的应用与优化问题。首先,本文以城市常规公交系统为对象,研究了无线充电技术在城市常规公交系统中的应用与优化问题。研究选取了无线充电技术应用在常规公交系统的两个主要变量—无线充电设施选址和车载电池容量适配作为优化对象,在考虑电动公交车充放电约束和车载电池寿命的前提下,构建了无线充电模式下常规公交充电设施选址非线性优化模型,并针对问题结构设计了一种结合模拟二进制交叉和多项式变异的改进遗传算法对模型进行求解。通过与插电线充常规公交系统进行比对分析,从经济和环境两个角度显示出应用无线充电技术的优越性。参数分析发现:当无线充电技术应用在常规公交系统中时,车载电池容量对电动公交车的电量消耗更加敏感,而当电池单位成本降低,无线充电功率降低或无线充电设施单位成本增加时,系统倾向于使用更大容量的车载电池。其次,本文以城市接驳公交系统为研究对象,研究了无线充电技术在城市接驳公交系统中的应用与优化问题。研究选取了无线充电技术应用在城市接驳公交系统中的四个主要变量—接驳公交路径选择,线路发车频率,无线充电设施选址和车载电池容量适配作为优化对象,在考虑电动公交车充放电约束的前提下,构建了无线充电模式下接驳公交充电设施选址与运行线路非线性优化模型,并针对问题结构设计了一种内部优化公交路径,外部优化发车频率,无线充电设施选址和车载电池容量适配的嵌套遗传算法对该模型进行求解。分别使用LINGO软件,传统遗传算法和嵌套遗传算法对一系列不同规模算例分别求解,结果显示所提出的嵌套遗传算法可以有效求解该模型。通过与插电线充接驳公交系统进行比对分析,从经济层面显示出应用无线充电技术的优越性。参数分析发现:在总成本最优的前提下,当无线充电接驳系统内开行更多的接驳公交线路时,会增加线网内需要的车队规模进而降低每一条线路的发车频率,进一步增加车载电池容量,而当电池单位成本增加,无线充电功率更高或者能量消耗率更高时,接驳公交系统内需要修建更多的无线充电设施。最后,本研究以城市灵活接驳公交系统为研究对象,研究了无线充电技术在城市灵活接驳公交系统中的应用与优化问题。研究选取了无线充电技术应用在城市灵活接驳公交系统中的两个主要变量—灵活接驳公交路径优化和车型适配作为优化对象,在考虑乘客出行时间约束和电动公交车充放电约束的前提下,构建了无线充电模式下灵活接驳公交线网非线性优化模型,并针对问题结构设计了一种结合变邻域搜索策略的混合变邻域模拟退火算法。分别使用GAMS软件,传统变邻域搜索算法和混合变邻域模拟退火算法对一系列不同规模算例分别求解,结果显示所提出的混合变邻域模拟退火算法可以有效求解该模型。通过与插电线充灵活接驳公交系统进行比对分析,从经济层面显示了应用无线充电技术的优越性。参数分析发现:与其他因素相比,电动公交耗电率对无线充电灵活接驳公交系统的车型选择影响较大,而当设定的松弛时间或充电时间增加时,系统中偏向于使用车载电池容量更大的车型。