随着城市轨道交通线网的不断发展,现有运营模式在线间资源协调、乘客服务水平等方面的弊端日益突出,例如资源利用率低下,乘客多样化的直达需求无法满足等,因此以不同线路间互联互通为基础的深层次网络化运营已是大势所趋。基于互联互通网络化运营,本文从列车开行计划和列车运行时刻表的角度,考虑了线间列车的协调性以及乘客服务水平,对城市轨道交通中的列车运行优化问题进行深入研究,主要包括以下四部分内容:（1）总结了城市轨道交通现有运营模式存在的问题,分析了互联互通网络化运营下的客流特征,对比了互联互通网络化运营模式下列车开行交路的特点,详细分析了互联互通网络化运营下线路的通过能力,深入探讨了跨线列车开行的必要性。（2）互联互通下城轨列车开行计划优化。定义了互联互通网络化客流分类方式;分析了可插入跨线列车的数量,在充分考虑深层次网络化客流需求、线路通过能力以及列车追踪间隔等约束的基础上,以乘客和公司运营总成本最小为目标函数,构建了互联互通下城轨列车开行计划优化模型。设计遗传算法并通过算例对模型和算法进行验证。（3）研究了互联互通下列车运行协调问题。深入分析各线路列车开行的协调性以及列车的衔接协调性。以各线路列车发车的协调性以及换乘乘客的等待时间为目标函数,构建了互联互通下列车发车协调优化模型和列车衔接协调优化模型。设计算法确定最优的线路衔接方案以及模型的求解方法,基于CPLEX求解器和遗传算法对该模型求解,并通过设计的算例对模型和算法进行验证。（4）基于真实的线路数据,对模型和算法进行进一步验证。从乘客的直达率、运输效率、出行成本、运营成本等方面对求解结果进行分析,分析表明在一定客流强度下,互联互通网络化运营无论是对于乘客还是运营公司都有较大的优势:可以有效的降低总体乘客的出行成本、提高乘客的出行直达率、提高公司的运输效率、提升乘客服务水平以及线间列车运行的协调性。