随着城市轨道交通网络的发展，越来越多的居民选择城市轨道交通出行，很多城市轨道交通线路出现了客流区间分布不均衡现象。若采用传统的单一交路列车开行方案，则会出现客流量大的区段列车满载率较高，车内空间较为拥挤，而客流量小的区段内列车的使用率不高，出现运力浪费的情况。采用大小交路形式能够有效降低乘客的整体等待时间，提升服务质量，并降低车辆运行公里数，节省企业运营成本。所以，本文致力于提出一个科学合理地制定大小交路列车开行方案的模型。
　　论文主要研究内容如下:
　　(1)结合实际案例详细介绍了不同的城市轨道交通交路形式，针对各种交路形式，理性分析其优缺点，以及各交路形式所适应的客流类型。对城市轨道交通列车开行方案进行了介绍，并从客流需求、运营组织与行车条件三个方面深入研究影响列车开行方案制定的相关因素，并对现行的列车开行方案制定方法进行总结，为列车开行方案优化模型的建立提供依据。
　　(2)基于大小交路形式，以小交路折返站设置、大小交路列车发车频率、大小交路列车编组数为决策变量，以乘客整体等待时间最小与车辆运行公里数最小为目标函数，以最小列车追踪间隔、最小列车发车频率、断面客流量和运用列车车辆数为约束条件，建立城市轨道交通列车开行方案优化模型。通过线性加权和法将对多个目标问题的分析，转变为对单个目标问题的分析，并设计混合粒子群遗传算法对该模型进行求解。
　　(3)以B市某城市轨道交通线路为例，以线路客流量数据为基础，综合分析其客流量变化的特点，通过求解优化模型得到最优列车开行方案，并以乘客整体等待时间、车辆运行公里数、运用车辆数量、最大断面满载率、断面满载率均衡性以及运输效率为评价指标比较最优列车开行方案与单一交路开行方案进行比较。然后对小交路客流量占比、列车最大满载率、小交路折返站位置、大小交路列车开行比例与小交路列车编组数进行模型灵敏度分析。