伴随着高速铁路和客运专线的快速发展,致使部分既有铁路线路功能弱化,运输设备使用率降低。同时,伴随着城市化进程的快速发展,形成了一系列不同性质、规模、等级的中小城市,周边城市的居民产生了进出城市的出行需求,且需求量在不断增加,由于城市轨道交通与公路运输的局限性,对于这部分客流需要建立更加完善的公共交通体系来满足其需求,市域铁路以其大运量,高速度等特点应用而生,结合当下背景环境,旨在于盘活既有线铁路资源,在既有线上开行市域铁路已十分重要。但是,当下对于市域铁路运输组织方面的研究较少,且较散乱,零碎,研究在既有线上开行市域铁路更是稀少。本文基于此来展开研究,文章主要从三部分展开研究。（1）从市域铁路的概念着手,分析了市域铁路与国铁、城轨之间的不同点,以及市域铁路的功能定位和修建线路类型,紧接着从服务对象、客流特点、服务水及运输组织四个不同的角度来研究市域铁路的特征。在既有研究工作的基础上,结合既有铁路现状,总结出利用既有线路开行市域铁路的四种方式。最后定性分析了在既有线上开行市域铁路的可能性与基本条件。（2）对于定性化描述市域列车开行的可行性,展开定量化的研究,分析客运市场竞争力因素,并量化各个竞争力因素,以经济、快速、便捷、安全、碳排放成本、准时性客运市场竞争力因素为指标,建立Logit市场分担率预测模型,对比分析建设市域铁路前后运输市场占比及碳排放量的变化。算例结果表明,在运输通道中加入市域铁路后,对于运输里程为40～100km之间的旅客有着较强的吸引力,而且在市域铁路加入运输通道后,对于整个运输体系碳排放量有着不同程度的改善,这些结果为市域铁路的发展提供了更加强有力的证据。（3）研究市域列车在既有线上的开行方案,大致可以概括为两种情况,分别为近乎荒废的既有线路与能力富足的既有线路,以此为基础,从列车开行种类,开行数量,开行区段,以及停站方案优化的角度去研究列车开行方案。在两种情况下,市域铁路列车开行种类与开行区段不受影响;开行数量角度略有不同,对于既有线存在列车运行的线路而言,需要考虑既有列车带走的客流量,相应的减少列车开行数量,不存在既有列车的情况,直接奉行“按流开车”的原则计算列车开行数量;以“公交化”运行为基础,建立停站优化模型,结果表明模型能有效减少停站次数并节省旅客时间。