随着我国经济快速发展和城镇化建设加速,培育现代化都市圈成为促进中心城区与外围城镇一体化发展的方向,大力发展都市圈市郊铁路,亦成为完善都市圈综合交通体系、提升城市运行效率、便利居民通勤生活的必然选择。从市郊铁路与城市形态协调发展的角度来看,都市圈居民“职住分离”现象伴生的市郊通勤需求具有鲜明的潮汐式客流特点,对市郊铁路运营组织提出了更高要求。但市郊铁路现行运营组织模式与都市圈市郊通勤客流出行需求匹配脱节,亏损比较严重。在各地大力推进都市圈市郊铁路规划建设的背景下,本文通过优化都市圈市郊铁路开行方案,使其与市郊通勤客流相适应,在节约旅客出行时间、方便旅客出行的基础上,降低运输企业成本,具有重要的理论价值和现实意义。本文主要内容如下:（1）分析国外典型都市圈轨道交通发展概况与服务模式,从轨道交通与城市协调发展的角度分析都市圈轨道交通服务模式的异同,宏观层面研究我国都市圈发展市郊铁路的基本条件,中观层面研究我国三类都市圈市郊铁路发展策略,微观层面分析我国市郊铁路运营中存在问题并提出相应建议。（2）根据居住功能外溢型都市圈市郊铁路以服务通勤客流为主的功能定位,分析都市圈市郊通勤客流的时空分布特征,基于市郊通勤客流便捷、快速的运营服务要求,结合客流分布的时空不均衡性,研究适应潮汐式客流服务需求的公交化-快慢车运营组织模式。（3）分析市郊铁路列车开行方案的构成要素,以公交化-快慢车运营组织模式为基础,以旅客出行时间最小和企业运营成本最少为双目标,构建居住功能外溢型都市圈市郊铁路列车开行方案优化模型,根据双目标优化问题的矛盾性和不可公度性,借助加权理想点法将双目标优化问题简化为单目标问题。（4）通过案例验证前文所设计的开行方案优化模型和算法,分析居住功能外溢型都市圈市郊铁路开行方案特点,对比分析相对于站站停模式在出行时间和运营成本上的相对优势,验证模型和算法的有效性和公交化-快慢车运营组织模式的应用价值。市郊铁路应根据都市圈不同发展类型实行差异化的发展策略,居住功能外溢型都市圈市郊铁路的客流时空分布不均衡,宜采用公交化-快慢车运营组织模式。基于此,本文研究建立了居住功能外溢型都市圈市郊铁路开行方案优化模型,期望为都市圈市郊铁路运营服务组织理论和实践提供一定的参考。图22幅,表15个,参考文献67篇。