随着我国城镇化进程的推进,许多城市尤其是一线城市在郊区建立了卫星城镇。为满足乘客往返市中心和郊区的出行需求,轨道交通市郊线路应运而生。与普通市区线路相比,市郊线路的客流分布有其独特的特征。由于市郊线路的乘客多为通勤、通学人员,客流具有明显的时空分布不均的现象。基于不同类型乘客的需求,实行快慢车组合的运行方案既可以满足长距离乘客快速出行的需要,又可以满足短距离乘客方便快捷出行的需要。但快慢车的开行比例必须根据不同时段、不同时期的客流量来确定。针对快慢车开行比例的优化研究有利于提高线路服务水平,减少运营成本,避免造成线路运能浪费。因此本文基于上述目的,对城轨市郊线路的快慢车开行比例进行了研究,研究内容包括:首先对轨道交通的市郊线路类型和快慢车的组织运行模式进行了论述,指出影响快慢车开行比例最重要的因素是客流特征,总结了三个衡量客流时空分布不均衡的指标:方向不均衡系数、断面不均衡系数和时间不均衡系数。同时,基于上海轨道交通16号线的实际数据,综合分析了市郊线路的客流时空分布规律,由计算结果得知,16号线全日分时客流的不均衡程度较大,且客流潮汐现象较为突出,在制定运营计划尤其是确定快慢车的开行比例时必须要分方向、分时段讨论不同的情况。其次,采用有序样本聚类和k-means聚类两种方法,以客流数据为划分依据,对全日时段进行划分。在对以客流量为属性的连续时间序列样本进行聚类时,首先选择的是有序样本聚类方法,通过Fisher最优分割法求解;然后采用改进的k-means算法进行聚类,并比较了两种方法下的不同结果,结合实际最终确定了上海地铁16号线工作日上下行运营时段的划分结果。然后,建立了基于运能与客流匹配的快慢车开行比例优化模型。基于运营实际,提出了市郊线路应根据上下行方向、不同时段开行不同比例的快慢车方案,并根据问题描述作出了相关假设和参数设置。同时,考虑列车满载率、列车追踪时间间隔等约束条件对模型求解。为兼顾乘客利益和企业效益,给出了3个评价指标评价模型优化效果,包括乘客总候车时间、全日发车次数和列车停站次数。最后,简述了上海轨道交通16号线的线路概况和运营现状,以其下行方向为实例对快慢车的开行比例进行了优化分析,优化结果为6:00-7:00开行4快车4慢车(1:1)、7:00-9:00单位时间内开行8快车8慢车(1:1)、9:00-23:00单位时间内开行2快车6慢车(1:3),且与现行方案相比,全日发车次数、列车停站次数和乘客总候车时间均有所减少。本文的研究结果表明,优化后的快慢车开行比例更符合线路客流需求,达到了提高线路服务水平和减少车辆运行成本的目的。且研究发现,快慢车开行比例与列车间隔有关,由于上海地铁16号线目前采用快车小编组、慢车大编组的列车,必须缩短发车间隔、提高快车比例才能使运能与客流匹配,若沿用现行发车间隔,则需要增加大编组车底数量,避免运力不足。