我国部分城市轨道交通系统已逐步进入网络化运营阶段,城市中心区部分运营线路的客流负荷接近运输能力的极限,而郊区部分线路客流成长相对缓慢、远低于预期。研究不同类型线路的客流强度规律对于指导我国城市轨道交通规划建设和运营组织方案制定有着重要的意义。此外,网络化运营对轨道交通换乘效率与便捷性的要求更高,研究城市轨道交通换乘组织方案并提出优化方法对于提高我国城市轨道交通服务水平和吸引力意义重大。本文在分析城市轨道交通客流强度影响因素的基础上,研究不同类型线路的客流强度特征规律。基于对城市轨道交通换乘过程的分析,研究换乘时间效率对城市轨道交通吸引力及乘客路径选择行为影响的重要性。从轨道交通线网规划和车站设计两个层面对城市轨道交通换乘组织进行系统研究。最后分析城市轨道交通在对外交通枢纽集疏运体系中的竞争力,从换乘效率改善和票价调整角度研究提高城市轨道交通竞争力的效果。主要研究内容和结论如下：(1)分析了城市轨道交通网络和线路的客流强度特征规律。在论述城市轨道交通客流强度基本内涵的基础上,分析了客流强度的影响因素并提出各因素重要度水平计算方法。分析结果表明,换乘站比例、人口规模和线网密度对网络客流强度影响显著；换乘便捷性指数和核心区比例对线路客流强度影响显著。剖析了不同线路客流强度的特征规律,指出不同类型线路在空间分布上具有明显不均衡性,全线位于中心城区的线路客流强度最高,跨越外围区-核心区-外围区的市区直径线次之,跨越外围区-核心区的市区半径线客流强度较低,郊区线的客流强度最低。(2)研究了换乘效率改善对城市轨道交通吸引力和乘客行为的影响。构建了城市轨道交通在城市公共交通体系中的竞争力模型。模型分析表明城市轨道交通的吸引力随着换乘效率的改善而增加,且换乘步行时间及环境对城市轨道交通网络吸引力有很大的影响。基于不同换乘效率下乘客对换乘时间的感知差异,建立了考虑换乘效率的路径广义费用模型,研究了换乘效率对乘客路径选择行为的影响。分析表明,考虑换乘效率的路径广义费用模型更能刻画乘客的选择行为,计算结果更接近真实情况。(3)从轨道交通线网规划层面出发,研究了不同线网形态下的换乘便捷性和出行时间效率。分析了线网换乘便捷性的内涵,提出了便捷性评价指标的计算方法,并研究了不同线网形态下的换乘便捷性。结果表明,相同线网规模下,换乘便捷性指数从大到小的线网形态依次是放射+环线型、网格+环线型、放射型、网格型。假设居民出行在空间上分布均匀,研究了不同线网形态下的出行时间效率。结果表明,出行效率从高到低依次为放射+环线型、放射型、网格+环线型、网格型。(4)研究了不同换乘方式下的换乘时间变化规律,对两线换乘和三线换乘情形下典型换乘方式的换乘时间进行了分析。研究发现,两线换乘站中一字型布置形式的平均换乘时间比T字型大；三线换乘站中三角型布置形式的平均换乘时间最大,大字型次之,一字型最小。结合典型城市的轨道交通网络和换乘枢纽设计方案,对不同线网形态和换乘方式对换乘便捷性和换乘效率的影响进行了实证分析。(5)研究了城市轨道交通在对外交通枢纽的竞争力。通过对枢纽集疏运体系中不同交通方式的特点比较,提出了城市轨道交通在机场枢纽和铁路枢纽中的竞争力模型,并根据调查数据对模型相关参数进行了标定。结合典型机场和铁路车站进行了城市轨道交通运营组织优化的案例研究,从换乘改善和票价调整的角度研究了提高城市轨道交通竞争力的措施及效果。