城市轨道交通作为现代化大城市公共交通的运输主力军,分担了城市交通运输体系的大部分客流运输压力。然而,随着城市轨道交通线网规模的扩大,线路客流时空分布不均衡的现象日益显著。多编组运营组织模式可以实现运能与客流的动态匹配,有效缓解线路客流时空分布不均衡造成的运力资源紧张或浪费的现象,具有较高的研究价值。论文的主要工作及结论如下:（1）总结概括了列车编组的类型及每种编组形式的适用性和优缺点,同时调研了多编组在国内外城市轨道交通领域的应用实践,验证了多编组在我国城市轨道交通领域的落地可行性。在此基础上,通过定性分析与定量分析结合的方法对杭州地铁1号线、北京地铁1号线的线路客流进行了时空特性分析。并对制约多编组运营的关键技术问题展开了研究,针对多编组运营模式下的车辆配置、屏蔽门系统、信号系统等面临的技术难点给出了相应的解决方案。（2）针对城市轨道交通同一日不同时段客流分布差异性较大的问题,考虑乘客和运营企业的博弈关系,运用时间费用和拥挤费用来刻画乘客的出行感知满意度,通过车辆走行公里成本、车辆购置成本和上线车组数成本来刻画运营企业成本。以乘客出行感知满意度最大和运营企业成本最小为目标构建了城市轨道交通列车多编组方案优化模型,并设计了NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解。最后通过算例求解验证了模型的正确性和算法的有效性。（3）对单一编组、多编组均衡发车、多编组非均衡发车场景下的多编组方案进行了对比分析,分析结果表明:在线路客流适中的情况下,相对于传统单一编组,多编组运营组织模式不仅可以提高乘客的乘车服务体验,同时也能降低企业的运营成本。除此之外,通过对比分析还发现多编组非均衡发车时大小编组列车间的满载率不均衡程度远低于多编组均衡发车时的满载率不均衡程度。（4）对列车编组辆数、列车发车间隔、线路高峰时段OD客流这三个参数进行了灵敏度分析,分析了其不同取值对多编组方案的影响。通过参数灵敏度分析得到了一些可行性建议,可以为决策者提供决策支撑。