城市轨道交通因快速、高效、节能、环保、安全、占地面积小等内在的优势而飞速发展。目前,我国一跃成为世界上最大的轨道交通建设市场。面对不断壮大与迅猛发展的城市轨道交通,合理配置现有的轨道交通资源,充分发挥其运输能力成为了热点问题。合理的列车开行方案是组织城市轨道交通各类客运工作的基础,是充分利用轨道交通线路资源的关键。根据地铁线路客流分布不均的特点,国内许多线路实行大小交路的运营组织模式,而这种模式增加了长距离乘客的出行时间;为解决长距离乘客出行时间过长的问题,有的城市实行了快慢车的模式,而这一模式显然没有兼顾客流分布不均这一问题。为克服这两种模式的缺陷,本文提出了结合大小交路与快慢车的模式,并在此模式下进行开行方案的优化研究。本文介绍了大小交路与快慢车这两种模式的概念与适用条件,在此模式下构建优化模型。首先分析不同乘客的可选择路径与路径效用值,利用logit模型对不同路径选择概率进行计算,为计算乘客出行成本做铺垫。然后以列车发车频率、快车停站方案与小交路折返站的位置作为决策变量,以乘客出行总成本与企业运营成本作为目标函数,考虑线路的实际运输能力、停站限制与折返条件作为约束条件构建双目标非线性混合整数规划模型,并根据模拟退火的思想设计算法进行求解。本文主要做了以下工作:(1)阐述了结合大小交路与快慢车模式下地铁开行方案优化的研究背景和意义,对研究现状进行综述,并介绍了地铁交路与快慢车模式的概念、优缺点与适用条件。(2)针对研究对象建立优化模型。首先,分析乘客出行路径选择行为的影响因素,根据小交路折返站位置与乘客的起终点对乘客进行分类,枚举出各类乘客的可选择路径,利用logit模型计算各类乘客选择不同路径的概率。然后,计算所有乘客的出行总成本与企业运营成本。最后,从博弈的角度考虑,寻求乘客与企业之间的利益均衡点,使得尽可能同时减少企业的运营成本与乘客的出行时间。以乘客出行总成本与企业运营成本作为目标函数,考虑线路的实际运输能力、停站限制与折返条件作为约束条件构建双目标非线性混合整数规划模型。(3)利用收入法统一量纲,然后以线性加权法将双目标模型转化为单目标模型,根据模型特点与所求解的情况,运用模拟退火原理,设计算法对模型进行求解。(4)以南昌轨道交通1号线作为案例分析对象,分析其客流特征与各站的乘降量,发现南昌地铁1号线适用于大小交路与快慢车结合的行车组织模式。运用所建模型与设计的算法进行求解,分析发现选择大小交路与快慢车结合模式下的开行方案虽然使乘客的候车有所增加,但是却减少了乘客的在途时间,从而减少了乘客的出行时间,同时也减少了企业的运营成本。优化了长距离乘客的出行体验,减少了企业的运营成本,实现了乘客与企业的双赢。