随着科学技术的不断进步和社会经济快速发展,城市规模不断增大,人民生活水平的不断提高,城市出行需求越来越强烈,城市交通客流量剧增。然而城市道路交通资源的相对有限,城市居民行车难、乘车难,不仅成为城市居民工作和生活的一个突出问题,而且制约着城市经济的发展,致使城市的交通供需矛盾日益加剧。近年来,城市轨道交通以其速度快、运量大、节能和环保等优点为解决这一矛盾提供了新途径,世界上已有超过40个国家和地区建设了轨道交通,总里程超过8000多公里,年均运送客流量达260亿人次。截止到2011年末,我国轨道交通已有49条线路,通车运营里程超过1400km,城市轨道交通在我国的发展已经进入高速发展期。城市轨道交通在城市综合交通系统的骨干地位已经基本得到认同,但由于城市轨道交通站点和线路一旦规划建成,就很难对其进行改变,因此如何吸引客流选择轨道交通方式出行,充分发挥轨道交通的运输能力成为了国内外学者的研究热点。纵观国内外研究动态,研究者对城市轨道交通客流的研究主要集中在对轨道交通建设前期的客流预测以及建成之后的远景客流预测。轨道交通规划和建设依据主要来自于建设前期的客流预测,然而事实上,建成之后的实际客流量往往不能达到预测客流量,导致绝大部分城市轨道交通资源浪费、运营收益不佳甚至呈现营业亏损状况。再者,就当前我国城市交通发展情况来看,各大城市在中短时期内城市公共交通还不可能完全由轨道交通来完成,更不可能完全取代常规公交,城市轨道交通只能在一些主干线路上发挥其优势。本文以城市轨道交通客流为研究对象,运用非集计方法、自组织理论、竞争理论、统计学、决策学等理论,从客流的形成、客流吸引机制以及客流竞争演化机制等方面进行了研究,针对如何提高当前正在营运的城市轨道交通系统的运输能力,提高轨道交通系统资源的利用率等问题进行了研究,对影响出行者选择城市轨道交通方式的因素、城市轨道交通客流竞争演化过程以及与其他公共交通方式相互竞争与合作进行了深入研究,创新地提出了城市轨道交通客流竞争理论和方法,为轨道交通企业管理策略的制定提供理论基础。利用现代交通理论,研究了出行者交通需求产生所应该具备的条件,提出了交通需要是交通需求的必要条件,出行者支付能力是交通需求的充分条件。在分析出行交通方式的类型、特性及选择依据的基础上,通过调查问卷,对城市居民的出行目的、支付能力与出行个体属性的相关关系进行了调查研究。基于马斯洛的需求层次理论,提出了城市交通出行需求层次理论；运用决策理论,对交通出行的决策依据、决策过程进行了研究,并通过制定出行决策流程,深入刻画了出行决策活动的详细过程。运用非集计方法对城市交通系统中的城市轨道交通、快速公交与常规公交的选择进行了研究。根据非集计方法的理论基础,运用SPSS分析软件中的Multinomial Logistic模块对出行方式的特征变量进行了筛选、变量取值、参数估计和模型检验,对出行者交通方式选择的影响因素进行了量化研究。为了研究城市交通站点吸引机制,首先对城市轨道交通站点的吸引类型进行了分类,将出行者利用步行和非步行到达城市轨道交通站点的方式分成了步行吸引区和换乘吸引区两类,从出行者的心理和生理两个方面分析了吸引区大小对出行的影响程度；其次,从交通规划理论角度,研究了理论站点的吸引半径和吸引覆盖范围的计算方法,利用Reilly城市引力法则建立了站点吸引力模型；最后,定义了站点属性的概念,把轨道交通站点属性分成服务属性和区位属性两类。运用统计学中的联合分析法,对站点吸引程度进行了量化研究,得到站点属性中各因素对轨道站点选择的重要程度。通过对出行者的问卷调查,结合SPSS分析软件对可能出现的虚拟站点进行正交化处理,并对问卷调查数据进行分析,得到了站点各属性效用和权重。研究结果表明：步行距离、购物休闲、换乘时间和费用等四种站点属性对出行者选择站点影响程度较大,而出行者对排队购票时间、乘坐舒适性与公交衔接、住宅小区、事业行政单位和文化教育这些属性考虑较少。为了揭示不同交通方式之间的竞争关系,本文利用自组织理论对城市交通客流系统的竞争演化机制进行了研究。首先,在不考虑各子系统间竞争与合作的情况下对一维客流系统进行了研究,认为影响一维客流系统客流量的关键因素是系统本身,在建立一维客流系统的自然演化模型的基础上对自然演化机制进行分析,并把一维客流系统的演化阶段划分为起步期、成长期、成熟期和稳定期等四个阶段；其次,根据我国城市交通的现实状况,研究了由轨道交通和常规公交组成的二维客流系统,在建立二维客流系统竞争演化模型的基础上,对二维系统表现为竞争效应和合作效应两种情况下的稳定性进行了分析。结合竞争演化理论,以广州市为例,研究了轨道交通与常规公交组成的二维客流系统在竞争激烈、竞争缓和、合作积极和合作缓和等四个不同阶段的演化情况。研究结果发现：在竞争激烈阶段,初始规模较大的客流系统在竞争中能够生存下来并且发展壮大,而初始规模较小的客流系统将被淘汰。在竞争缓和阶段,只有竞争力强的客流系统在竞争中能够生存下来并且发展壮大。而在合作积极和合作缓和两个阶段,各客流系统都能够生存下来并且能达到各自的预期规模。最后,建立了由轨道交通、快速公交和常规公交组成的三维客流系统竞争演化模型,利用投影法对三维系统进行降维处理,并对系统的平衡点进行了分析,研究了三维系统相互竞争的稳定性,以广州市为例分析了轨道交通、快速公交和常规公交组成的三维客流系统的几种典型竞争情况。研究结果发现：在三维客流竞争系统中,当某一个客流子系统表现为竞争态势时,该子系统将会被淘汰；只有当三个客流子系统都表现为合作态势的情况下,三方才可以共存并能不断发展壮大。