随着城市轨道交通线网规模的不断扩大,居民出行需求呈现日益增长的趋势,部分城市轨道交通线路在高峰时段的输送能力不能满足客流需求。为了缓解高峰时段客运压力过大、乘客过度拥挤的情况,运营公司通常采取增加运营车辆以进一步缩短运行间隔的措施,需大大增加运营成本以满足客流需求。此外运营公司可能还需采取设置障碍物迂回绕行、关闭出入口等限流措施以缓解运力紧张,保障乘客安全出行,但限流会增加乘客的出行时间并降低乘客满意度。因此,深入分析客流的时空分布规律,在此基础上提出合理的列车运行图编制方法,对降低运营成本和提升乘客满意度具有重要的现实意义。本文在分析阶梯型客流分布的时空特性的基础上,提出了基于大小交路方案的列车运行自动跳转算法,为我国城市轨道交通线路的运行图自动编制与调整提供依据。具体来说,主要展开了以下几点工作:(1)本文阐述了城市轨道交通线路客流时空分布特性,并在列车交路方案分类基础上分析了交路方案选择的影响因素,为大小交路的列车运行图编制研究提供理论支撑。与此同时,为了开展小扰动下的列车运行自动调整研究,本文对列车运行的晚点分类及传播原理进行了简要论述。此外,本文对列车运行图编制问题中涉及的多目标优化问题求解算法与混合整数线性规划算法进行了简要介绍。(2)在分析城市轨道交通线路、车站、车辆段等配置信息及行车组织规则的基础上,本文建立了城市轨道交通线路与车站的宏观模型,并根据阶梯型分布的客流需求特征,开展了考虑车底周转计划的大小交路列车运行图编制研究,基于线性等效规则将混合整数非线性规划模型转换为混合整数线性规划模型,采用分支定界法对模型进行求解,实现列车大小交路运行图和车底周转计划的一体化编制。(3)由于上述混合整数线性规划问题规模随车次数量的增加而急剧增大,且混合整数规划为NP问题,导致计算复杂度呈指数增长。因此,本文提出了静态时域滚动算法与动态时域滚动算法,通过设置合理的时域长度和设计有效的跨时域衔接机制,实现全天列车大小交路运行图的编制,基于两种算法求解效果的对比分析,结果证明静态时域算法可更好的提高车底利用率。(4)本文开展了小扰动条件下基于列车运行等级的大小交路运行图调整研究,以实现列车的节能与准点运行。通过站间运行等级的选取调整运行时分,并根据断面满载率与站台屏蔽门关闭次数的关系决定停站时分,实现了列车运行图自动调整。为增强运行调整的鲁棒性,构建了随机场景下的大小交路列车运行图调整模型,最终获取了鲁棒的列车运行图调整方案。