我国社会经济的高速持续发展,在为各大城市带来良好发展机遇的同时,也引发了许多发展问题。交通拥堵问题是各大城市在高速发展过程中所存在的共性问题,我国绝大多数城市均致力于通过采取相关措施来解决自身存在的交通拥堵问题。城市轨道交通以其快速、大运量及安全环保的特点成为各大城市解决城市交通拥堵问题的首选。近年来,随着我国城市轨道交通建设进程的加快,线网规模不断扩大、制式不断丰富,各大城市城市轨道交通系统逐渐具有网络化运营的特征。在此背景下,对既有城市轨道交通网络进行优化将是接下来我国城市轨道交通建设的重点。因此,本文运用复杂网络理论研究了城市轨道交通网络的优化问题,以为城市轨道交通网络优化提供一定的理论基础。首先,本文介绍了复杂网络的基本概念,分析了度与度分布、最短路径与平均最短路径、聚类系数及介数等复杂网络拓扑特征参数;重点阐述了复杂网络的两类模型构建方法:SpaceL方法及SpaceP方法。接着,运用所建立的复杂网络拓扑特征参数分析了成都地铁网络的拓扑参数,在计算相关特征量的基础上,验证了成都地铁网络的无标度特性,证明了成都地铁网络是复杂网络,表明了复杂网络理论可以应用于城市轨道交通领域;定义城市轨道交通关键站点,并结合重要度贡献矩阵识别了成都地铁网络的关键站点。最后,在引入城市轨道交通网络可达性及鲁棒性的基础上,以城市轨道交通网络可达性及鲁棒性最优为目标,以线网合理规模约束建立了城市轨道交通网络拓扑特性优化模型;以所建立拓扑特性优化模型为下层模型,考虑全网乘客平均出行费用最优、客流分配为约束,建立城市轨道交通网络双层优化模型以实现城市轨道交通网络的优化;以成都地铁网络为例,选用模拟退火算法对模型进行了求解,实现了成都地铁网络的优化。