公交线网设计受多方面因素的影响，包括城市客运交通需求、道路条件、场站条件、车辆条件、效率因素及政策因素等。同时，公交线网设计应以方便居民出行为目的，同时兼顾公交企业的效益，体现布局方案的合理性和实施的可操作性。因此，公交线网设计是多目标问题，同时受多种约束条件限制。
1.线网设计目标
城市公交线网对居民生活具有很大影响，因此从乘客角度出发，线网布设要尽量节省乘客出行时间和费用，线形应减少迂回曲折，从而使乘客便捷地到达目的地；同时从企业角度考虑，线网布设要合理配置资源、减少线路过多重复。因而公交线网设计是多目标问题，其设计目标主要包括以下几个方面。
（1）保证适当的公交线网密度和服务面积率，即良好的可达性，减少公交盲区，最大限度地满足公交乘客的出行需求。
（2）尽可能缩小出行距离，最大限度地减少换乘次数，提高线网运行效率，使城市居民的公交出行总时耗最小。
（3）在满足公民出行公平的前提下，考虑公交运营部门的具体情况，使运营收益尽可能大。
2.线网设计约束条件
通过分析公交线网设计目标可以看出，合理的公交线网设计要保证适当的线网密度及线网服务面积率，提高线网可达性，为更多乘客提供服务，同时通过缩短出行距离、减少换乘次数使全体乘客的总出行时间最小，达到线网效率最大化。因而，公交线网设计受换乘次数、线网密度、线网服务面积率等条件的约束，此外还包括线长、非直线性、复线条数、线路站距等基本约束条件。
（1）线长约束。公交线路长度与城市规模、城市居民的平均乘距等因素有关，线路长度过长会增加系统运营费用，过短会增加换乘次数。市区公共汽车线路的长度宜为8～12km。对中小城市，线路设计长度的下限可适当放宽；对特大城市及明显的带状城市，其上限可适当放宽。
（2）非直线性约束。公交线路的实际长度与空间直线距离之比即为线路的非直线系数。线路非直线系数是公交线网布局设计中的一项重要指标，用于评价线路的绕行程度，其值越小，说明线路直达效果越好，因而非直线系数越小越好，单条公交线路的非直线性系数不应大于1.4。
（3）复线条数约束。复线条数是指一条道路上公交线路的条数，复线条数约束是对公交线路布设的均匀性、站点停靠能力的总体检验指标，一个站点停靠的公交线路一般不应超过8条。
（4）换乘次数约束。换乘次数增加将对公交乘客出行造成不便，同时增长其公交出行时间，因而为提高公交乘客的直达率，换乘次数越少越好。单个乘客换乘次数应小于3次，整个城市的平均换乘次数应小于1.5次，中小城市应小于1.3次。
（5）线路站距约束。公交站距的长类型及间距、交通管制措施等的影响。公交线路的站距过长会导致乘客步行到站或离站到达目的地的时间增加，同时站距过短也会导致车速下降，从而延长公交出行时间，浪费车辆动力。公交车站站距建议市区为500～800。
（6）线网密度约束。城市公交线网密度是指每平方千米用地面积上公交线路所经过的道路中心线长度，其大小反映了居民接近公交线路的程度。城市中心区的公交线网密度应达到3～4k2
，城市边缘地区应达到2～2.5k2
。
（7）服务面积率约束。公交车站的服务面积即以站点为中心的合理步行区域范围，与公交站点结构相关。以300m的车站服务半径计算时，城市公交线网的服务面积率不得小于城市用地面积的50，以500m车站服务半径计算时不得小于90。