随着我国城市化进程的不断加快,城市人口数量增加,城市轨道交通的规划建设也随之蓬勃发展,城市轨道交通线路逐渐增多,并不断向外扩大其规模。然而,目前对城市轨道交通列车交路方案的编制大都采用传统的最大断面流量法,确定出的单一交路方案,一方面会造成运力在某些区段的浪费,另一方面将导致乘客出行服务水平欠佳。在大量查阅国内外既有研究成果的基础上,从城市轨道交通客流特性和列车交路方案相关理论两个方面展开分析,并确立了编制列车交路方案的基本框架。在此基础上,分别以城市轨道交通单条线路和运营网络为研究对象,以降低乘客出行成本和节约运力资源为目标,提出了城市轨道交通列车交路方案的具体编制方法并建立相应的优化模型,并设计求解算法。具体的研究工作如下:(1)城市轨道交通客流特性分析。从时间和空间两个方面着手展开分析,并给出对应的衡量其不均衡程度的指标;并以适应时间与空间分布不均衡的客流、提高乘客出行质量为目标,总结了相应的运输组织方案,并阐述其合理性与有效性。(2)城市轨道交通列车交路方案理论分析。对比分析交路的几种基本形式、优缺点以及适用的客流条件,从客流分布特征、乘客出行需求、运力资源与行车条件四个方面对列车交路的影响因素进行归纳总结,最后从乘客、运营企业、系统运营效率三个方面选取相应的评价指标,为下文列车交路方案评价与分析工作提供理论基础。(3)城市轨道交通列车大小交路方案编制研究。以城市轨道交通单条运营线路为研究对象,以适应时空分布不均衡的客流为目标,分析大小交路运营特点的基础上,对列车大小交路方案的编制方法展开研究。建立了单条线路列车大小交路的优化模型,利用MATLAB软件,借鉴遗传-模拟退火算法的相关原理,设计算法对模型进行求解。最后,将求解出的大小交路方案与单一交路方案进行对比分析,验证大小交路优化模型的科学有效性。结果表明,采用大小套跑交路的运营模式可以实现运力资源在空间的合理调配,有效改善了乘客服务水平并提高了企业运营效益。(4)城市轨道交通网络列车交路方案编制研究。以非连通型城市轨道交通网络为研究对象,对网络列车交路方案编制方法展开研究。考虑列车交路方案的影响因素和城市轨道交通网络的特有属性,从运输网络系统最优的角度出发,构建网络列车交路方案的双层模型;对乘客路径选择行为及路网客流分配进行仿真,将仿真程序嵌入遗传-模拟退火算法进行组合求解;结合相关算例,求解最优的网络列车交路方案,验证了模型和算法是可行有效的。结果表明,本文提出的交路方案(大小交路、网络交路)的编制方法能够在实际运营限制的基础上,提高乘客出行的经济性和舒适性,一定程度上降低运营单位运营成本,提高运输网络系统的运输效率,较大幅度地减少了综合费用。且上述编制方法也能够为连通型的城市轨道交通网络编制列车交路方案提供一定的参考。