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