随着新型城市化进程的不断推进,我国大城市已进入都市圈发展阶段。相比于地铁和城际铁路建设,定位于都市圈通勤运输的市郊铁路在我国起步较晚,缺乏与客流定位相匹配的运营组织方法,难以有效地承担起全域通勤功能。结合国内外主要都市圈市郊铁路运营经验,研究与长距离通勤需求相匹配的列车开行方案,作为市郊铁路运输组织优化的核心问题,对于充分发挥其快速通勤作用、构建大城市1小时通勤圈具有重要作用。根据市郊铁路服务都市圈长距离通勤的定位和客流需求的时空特性,提出应基于公交化运营方式优化列车停站,以满足市郊乘客便捷化、快速化的出行需求。描述了市郊铁路公交化运营的组织形式以及衍生的乘客混合出行方式,针对不同都市圈形态的需求分布,分别建立了适用于单核心城市的分区域停站列车、以及多核心城市的多等级停站列车运营优化方法,完善都市圈市郊铁路运输组织优化理论。具体内容包括:(1)对于乘客高度向心出行的单核心都市圈市郊铁路,首先根据乘客交换情况确定市郊客流区段,并以分区节点作为决策变量将其进一步划分为多个线路区域,求解各区域至中心城区的“多对多”运输方案。建立了整数规划模型并设计HGA算法,在S市Q线的案例中取得了8.6%的综合成本节省。进一步分析发现,该优化方法在乘客交换系数较低的线路中优势明显,优化效果受线路、车辆等设备条件的影响较大。当客流强度继续增长时,应对线路进行扩能改造或调整分区方案。(2)随着郊区化进程的推进,都市圈形态向多核心演化,市郊铁路各站客流乘降强度出现分级化。提出基于公交化运营方式开行多种停站等级的市郊列车,为不同强度的客流提供差异化的速度和服务频率。指出该模式可能造成的运力资源分配矛盾是运营优化的关键问题,为此建立了列车开行方案双层规划模型,并分别设计PSO-GA和MSA算法求解。通过案例对比,验证了该方案相比三种常见运营方案分别具有1.5%、2.4%和5.6%的综合成本节省。同时证明,使用混合候车模式描述公交化运营方式下的市郊乘客出行行为,对于准确评估乘客出行成本、优化运营决策具有重要意义。图40幅,表14个,参考文献68篇。