城市轨道交通具有客运量大、快速、便捷、准时等诸多其他出行方式无法替代的特征,成为当今世界缓解城市交通拥堵最有效的出行工具并逐渐成为现代城市公共交通体系的主导。城市轨道交通时刻表是城市轨道交通系统组织和管理不可或缺的重要组成部分,它明确规定了列车的发车间隔和运行时空轨迹,科学合理的时刻表可以有效提高城市轨道交通系统列车和设备的利用率并大大减少乘客在乘车和候车时的延误。城市轨道交通的客流属于动态流,是设计时刻表的基础,它随时间和空间的变化而变化。基于动态客流编制优化列车时刻表能够有效均衡供给与需求的关系,对于满足实际需求和运营管理也具有十分重要的现实意义和应用价值。本文以北京城市轨道交通自动售检票系统(Automatic Fair Collection System,AFC)实际客流出行数据为依据,参考城市轨道交通时刻表设计理论、客流出行路径选择理论,同时考虑城市轨道交通自身特征,研究了基于动态客流的城市轨道交通网络列车时刻表优化模型并设计了相关的快速求解算法,最后应用于北京城市轨道交通网络对模型与算法进行验证。主要的工作内容如下：(1) 研究了城市轨道交通客流的形成、影响客流的因素及客流的时间和空间分布特征。对北京市城市轨道交通系统AFC客流分布特征进行了分析,用于后续模型的建立和时刻表优化研究。(2) 分析了乘客在城市轨道交通出行过程中,列车的发车间隔对乘客候车等待时间的影响。针对各个站进站客流随时间变化的分布规律,基于动态客流需求,建立了乘客等待时间最小化的列车时刻表优化模型,。把提出的模型和算法应用到北京市城市轨道交通网络实例,结果表明所建立的模型可以有效提高列车利用效率并减少乘客的总等待时间。(3) 有关研究表明,乘客在候车和乘车时的总卡路里消耗是不同的,同时周围环境拥挤程度不同卡路里消耗也不同。分析乘客在城市轨道交通出行过程的总卡路里消耗(称为出行能量消耗)情况,建立基于乘客出行能量消耗最小的城市轨道交通时刻表优化模型,并设计了对应的求解算法。把提出的算法和模型应用到北京市城市轨道交通亦庄线,结果表明所建立的模型能够减少乘客城市轨道出行总能耗,为运营管理部门进行科学的管理提供理论参考。