Los sistemas de transporte urbano son cruciales para las ciudades modernas, proporcionando soluciones de transporte sostenibles y eficientes para los desplazamientos diarios de los residentes. Se ha realizado una extensa investigación sobre la optimización del diseño de los sistemas de transporte. Entre estos estudios, el diseño de las trayectorias de las líneas de transporte y el establecimiento de frecuencias operativas son componentes críticos a nivel de planificación estratégica, y generalmente se implementan en una red de transporte urbano integrada. Sin embargo, su complejidad computacional crece exponencialmente con la expansión de las redes de transporte urbano integradas, lo que resulta en desafíos para la optimización global en ciudades de gran escala. Para abordar este problema, este estudio investiga la planificación del diseño de una red de transporte público básica (BPTN) para simplificar la red de transporte urbano integrada filtrando segmentos de carretera e intersecciones que son poco atractivos tanto para los usuarios como para los operadores. Se propone un modelo de programación entera no lineal para maximizar la utilidad de la BPTN, que se define como una suma ponderada de los tiempos de viaje esperados (desde la perspectiva del usuario) y la eficiencia del transporte (desde la perspectiva del operador). Se desarrolla un método de análisis de distribución de flujo de tránsito esperado (ETFD), combinando diferentes enfoques de asignación para evaluar el tiempo de viaje esperado y la eficiencia del transporte de la BPTN bajo varios tipos de sistemas de transporte. Además, proponemos un enfoque de ponderación integrada objetivo-subjetivo para determinar coeficientes de peso razonables para el tiempo de viaje y la eficiencia del transporte. El problema se resuelve mediante un marco de solución heurística con un proceso de simplificación de grafo topológico (TGS) que simplifica aún más la BPTN en un grafo de pequeña escala. Experimentos numéricos demuestran la eficacia del modelo y algoritmo propuestos para lograr diseños deseables de BPTN para diferentes tipos de sistemas de transporte bajo estructuras de demanda variables. La escala de la BPTN se reduce significativamente mientras se mantiene un equilibrio bien balanceado entre el tiempo de viaje esperado y la eficiencia del transporte.