近些年，城市交通问题日益严重，优先发展城市公共交通是解决城市交通问题的有效措施。城市轨道交通作为城市公共交通的骨架，已成为众多城市发展公共交通的首选。轨道交通换乘设施在城市轨道交通运行中承担着内外客流交换的功能，是体现轨道交通运输效率的重要设施。针对目前很多城市轨道交通换乘设施换乘能力偏小、客流换乘不便、换乘时间和换乘距离过长等诸多问题，开展轨道交通客流转换特性与换乘设施优化研究，对解决这些问题具有重要的现实意义。本文首先从城市轨道交通换乘枢纽的定义与内涵出发，探讨其功能设计原则和换乘方式种类，从个体和群体两个方面对城市轨道交通中的客流基本特性进行论述，得到轨道乘客的个体特性参数和群体特性参数；分析归纳了城市轨道交通换乘枢纽客流转换的时间、空间、高集中性、多路径性和短时冲击性等五个特性；分析总结了客流转换的众多影响因素。其次，基于城市轨道交通各类换乘设施功能作用分析，结合城市轨道交通的乘客交通特性与客流转换特性，对不同换乘设施上的乘客走行速度进行了研究，分析了乘客对换乘设施的需求和设施之间的相互影响。然后，根据每个设施乘客的走行特性，利用排队论等理论确定出换乘设施规模配置；以乘客时间损失、枢纽设施通行能力和设施成本，三者整体效率最优为目标，建立了城市轨道交通换乘设施优化模型。最后，以重庆市牛角沱轨道站为例，阐述模型的应用及求解过程，验证模型的实用性，并提出优化枢纽换乘设施的建议措施。案例分析表明，本文在轨道交通客流转化特性进行的分析，以及所建立的换乘设施规模优化模型，对完善轨道交通换乘设施的规划理论与方法具有一定的作用。