随着我国机动化和城镇化作用的持续加强,城乡之间的客运供需矛盾日益凸显,严重制约着城乡交通的可持续发展。在城市规模不断扩张的背景下,城市郊区、城乡结合部等偏远地区涌现了一些新建住宅小区、工业园区和科技园区。在这些地方,人口密度偏低、客运需求不高且乘客的出行时间和出行地点比较分散,总体呈现“客运需求相对较小且时空分布不均衡”的特点。传统的固定线路公交(Fixed Route Transit,FRT)由于具有定时定线的特点,难以覆盖低密度出行区域,致使乘客的出行满意度下降,公交企业面临社会效益和经济效益不佳的双重困境。而机动式辅助客运(Mobility Allowance Shuttle Transit,MAST)系统作为介于常规公交和需求响应型公交(Demand Responsive Transit,DRT)之间的新型公共运输模式,具有混合交通的组织特性,能够在客流需求不大的地区或者非客运高峰时段满足乘客出行需要,是解决传统公交服务质量不高和经济效益欠佳的重要手段。因此,本文提出在城乡结合部地区开展MAST服务模式,并对系统的结构和原理、基本服务流程、调度模型予以设计和优化,完善现有的公交服务体系。首先,本文在借鉴国内外学者已有研究成果的基础上,深入总结了我国城乡客流的出行特点,分析了城乡客运目前存在的问题和原因;通过介绍MAST系统的相关概念,分析了其运营组织特点以及与常规公交系统之间的差异;在此基础上,研究了各参与主体的利益需求和基本服务流程,并明确了该模式的市场定位。其次,结合智能运输系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)和交通管理方法,在系统分析的基础上,构建基于MAST的智慧公交调度系统。通过对系统结构和工作原理的深入描述,重点分析了各功能模块特点;考虑到乘客和公交企业之间的信息交互,设计了基于Android平台的智慧公交预约出行客户端;针对乘客预约请求的定制和处理,提出了基于历史和实时预约请求分步处理的MAST调度策略,并给出了两种预约请求的处理方法和算法步骤,为该系统推向实际提供技术保障。最后,针对客运需求相对较小且时空分布不均衡的城乡结合部地区所呈现的客流特点,在系统分析与设计的基础上,从乘客出行时间和公交企业运营收益两个方面建立基于MAST的智慧公交调度模型,包括计划调度模型和实时在线调整模型,并将该问题分阶段考虑,采用设计的遗传算法予以优化计算;通过天津市城乡结合部地区的算例分析,验证了模型对公交调度的有效性和实用性。本文为解决城市周边等低需求区域居民出行难题提供了参考,为MAST模式的调度和管理提供理论方法支持。