近年来,我国城市轨道交通线路的发车频率随着客流需求的增加而逐渐提高,高密度的运输服务对折返站的折返效率提出了更高的要求。折返站作为线路运营中的关键节点,其折返能力直接影响到整条线路的服务水平。本文从运营角度出发,在传统列车运行图编制的过程中同时优化列车在折返站内部的进路占用时长和进路排列,旨在进一步提高线路通过能力,主要的研究内容如下:（1）通过分析国内城市轨道交通线路的运营形势,阐明了本文的研究意义。归纳了国内外文献中关于列车运行图优化、折返能力计算以及车站进路排列等内容的研究现状,明确了本文的研究方向和创新之处。（2）以典型站前折返站型和站后折返站型为研究对象,概括了不同折返方式的折返过程,总结出折返间隔的计算方法。并对特殊运营模式中的折返瓶颈站点进行了剖析。基于折返组织理论和累积0-1变量对典型站前折返站型和站后折返站型构建了折返组织过程的数学模型。（3）分别建立了大小交路和快慢车运营模式下考虑折返进路占用的列车运行图优化模型。前者以线路通过能力最大为优化目标,综合考虑列车运行、折返接续相关的各类约束,同时优化列车在各个站点的到发时刻、间隔以及列车折返进路;后者以最大化线路通过能力和最小折返冗余时间为目标,通过合理调整快、慢车之间的行车间隔、越行情况,计算快、慢车在各个站点和折返站轨道资源的到发时刻。此外,分别利用商业求解器和遗传算法对两类模型进行求解,通过小规模算例验证了模型和算法的有效性。（4）以虚拟线路为背景设计案例进行实证分析。在大小交路运营模式中,验证了考虑折返进路占用的模型优势在于充分压缩列车折返间隔的冗余时间,提高折返站折返能力。并探讨了折返站站型对线路通过能力的影响,分析了当小交路开行比例较大时,小交路发车间隔的变化对列车在折返站折返接续的影响。在快慢车运营模式中,主要对比了不同快、慢车开行比例和车底类型条件下的线路通过能力和折返接续情况。案例结果在证明折返组织模型具有较高适用性的同时,也为在特殊运营模式中提供高效、安全的列车服务提出了一些参考性建议。