在城市空间日益扩展，城市人口逐年增长，城市交通供需矛盾日益突出的情况下，轨道交通系统的建设已成为国内外城市特别是大城市优化出行结构、缓解交通拥堵的重要战略举措之一。国内外的建设经验表明，轨道交通已成为城市发展最重要的交通保障和驱动力。城市轨道交通系统从开始建设到网络逐渐完善，是一个受到资金、土地、交通需求等多因素约束的生长过程，这个过程涉及到对于建设时机、线网规模、线网布局、建设顺序、建设进度等生长机理的分析和决策。论文在分析国内外相关研究成果的基础上，以系统动力学为理论分析工具，定量讨论了城市轨道交通建设资金供给和交通需求之间的动态平衡以及轨道建设与城市发展的互动关系，提出了一种研究线网生长机理和规划的新方法。论文首先阐明了轨道交通线网生长机理的内涵和研究重点，指出生长机理本质为轨道交通与城市发展的互动，轨道交通线网生长需与城市发展阶段相对应。再则，论文分析了城市发展初期及中后期轨道交通线网生长需考虑的因素，分别建立了基于资金约束和供需协调的系统动力学模型，并以武汉市为例进行了模型的标定及定量仿真分析，预测出了未来不同阶段武汉市轨道线网的发展进程。在系统动力学模型仿真中，通过参数敏感性分析，还得出了一些政策建议。最后，论文提出了基于净收益最大化的轨道交通单线规模确定模型。以单中心城市为背景，轨道交通净收益最大化为目标，考虑网络中轨道交通与其他各交通方式的竞争与合作关系，建立了轨道线路长度与净收益之间的定量关系，提出了确定轨道交通最优单线长度的计算方法。并通过算例做了实证研究。