随着我国城市轨道交通系统的高速发展,城市轨道交通网络化运营格局已逐步形成。城市轨道交通枢纽作为城市轨道交通网络的核心节点,其内部集散功能结构已经演化成为较为复杂的服务网络体系。由于受到所属城市的经济、文化和政策等多种因素的影响,不同地域的城市轨道交通枢纽内部网络结构和功能存在差异性,进而作用于网络客流并使其表现出不同的交通行为和流量特征。如何系统化和定量化地描述城市轨道交通枢纽内部集散结构功能网络,针对性地研究该网络的拓扑结构特性、动力学性质以及网络可靠性,表征网络"结构-能力-流量-动态服务水平"之间的相互作用关系,进而对枢纽内部网络拓扑结构设计和运输能力配置的合理性以及网络动态服务水平进行评价等已然成为当前亟待解决的关键问题。基于此,本文面向城市轨道交通枢纽内部客流集散复杂环境开展针对性研究,在分析和总结国内外关于城市轨道交通枢纽结构和功能特性以及客流集散等相关研究成果的基础上,立足复杂网络的视角,建立符合城市轨道交通枢纽结构、功能和流量特性的集散服务网络体系,提出层次化、系统化和定量化的枢纽集散服务网络属性测度及可靠性分析方法,构建面向网络可靠性和面向动态服务水平评价的枢纽集散服务网络仿真方法并开展实例分析与验证,旨在形成城市轨道交通枢纽集散服务网络建模与仿真的相关理论和方法。本文的主要工作如下:(1)提出了城市轨道交通枢纽集散服务网络建模与仿真研究体系框架。本文在系统地阐述了与本研究直接相关的国内外研究现状及基础理论的基础上,采用复杂网络的理论与方法,提出了城市轨道交通枢纽集散服务网络的概念,构建了城市轨道交通枢纽集散服务网络建模与仿真研究体系框架。(2)构建了城市轨道交通枢纽集散服务网络层次化模型,提出了网络静态拓扑结构属性、静态运输能力属性、动态客流服务属性的测度方法。从"设施布局-客运组织-旅客集散"的角度,建立了涵盖集散实体拓扑网、集散运输能力网、集散服务功能网等三个层次的枢纽集散服务网络层次化模型,对应提出了表征网络静态拓扑结构属性、静态运输能力属性、动态客流服务属性的测度指标体系和形式化表达。(3)提出了涵盖网络自适应性、网络生存性、网络有效性等动力学性质的枢纽集散服务网络可靠性分析方法。从网络结构可靠性、能力可靠性和服务可靠性等三个层次出发,设定了网络可靠性的基本内涵和蓄意攻击策略,提出了枢纽集散服务网络可靠性的测度指标、定义及形式化描述,形成了蓄意攻击下的网络拓扑结构、动力学行为与动态流量特征之间的相互关系。(4)构建了面向网络可靠性和面向动态服务水平评价的枢纽集散服务网络仿真总体框架,对应设计了仿真流程和实现方法,形成了枢纽集散服务网络"结构-能力-流量-动态服务水平"之间的相互作用关系。其中,在给定客流规模与时空分布的条件下,针对网络静态拓扑结构设计和静态运输能力配置进行合理性评估,形成了面向网络可靠性的仿真研究方法;同时,在给定网络静态拓扑结构和静态运输能力,以及客流规模与时间分布的条件下,针对网络动态客流的实时负载强度和动态服务水平进行动态评价,形成了面向动态服务水平评价的仿真研究方法。(5)选取典型城市轨道交通枢纽开展实证分析,系统地验证了本文所构建的枢纽集散服务网络层次化模型和测度指标体系的有效性,以及枢纽集散服务网络仿真方法的合理性;体现了研究成果在枢纽规划设计阶段和实际运营阶段的应用价值;并结合实证分析结果进一步探讨了仿真优化策略。本文研究成果有效充实了我国城市轨道交通枢纽的相关理论基础和技术方法体系,为深入地研究枢纽内部客流集散环境提供了理论依据,为有效地评估枢纽内部网络拓扑结构设计和运输能力配置的合理性以及网络动态服务水平提供了技术手段,为我国城市轨道交通枢纽的规划设计和实际运营提供有益参考,对保障我国城市轨道交通系统的安全、高效和可靠运行具有重要的理论价值和现实意义。