随着城市化进程的加快与城市边界不断向外扩张蔓延,城市交通问题越来越突出。而城市轨道交通以其自身的运营优势迅猛发展,辐射范围和运营规模不断增大,客流量不断攀升,随之而来出现了众多城市轨道交通线路客流区间分布不均衡的现象。如果选取单一交路方案运行列车,在乘客较多的区段列车满载率过大,乘客舒适性体验较差,轨道交通服务水平不高,而在客流量小的区段列车利用率较低,运力资源未得到充分有效利用;若采用大小交路运行形式,可以均衡各区段列车的负荷强度,降低运营企业的成本,同时尽可能保证各区段列车服务的公平性,提升乘客服务质量。线路客流分布特性是制定列车交路方案的基础,本文从时间和空间两个角度解析了城市轨道交通线路的客流分布特征,给出了客流断面均衡程度的衡量指标,为判定轨道交通线路是否适宜开行大小交路提供依据。同时,详细介绍了列车开行交路的各种方案形式、特点及其适用性。在此基础上,以上海市、南京市、西安市、成都市为实例,分析了大小交路形式与大城市空间发展的适应性及应用的广泛性。探讨了制定大小交路开行方案的主要影响因素,包括运力资源、乘客出行需求、折返站位置、线路条件四种。其中,乘客出行需求是从需求角度对开行方案制定产生影响,线路条件、运力资源、折返站位置是从供给角度对开行方案制定产生影响,对大小交路开行方案进行优化和确定约束条件是以上述四类影响因素为基础和前提的,其为构建优化模型目标函数和确定模型约束条件的理论基础。在考虑上述影响因素的基础上,以乘客出行成本最小、企业运营成本最低为目标,对大小交路运行方案进行设计研究。在确定乘客出行成本目标时,本文考虑了乘客候车过程中二次候车及以上产生的滞留时间,与乘客实际候车情况比较贴切,建立了更加准确的乘客出成本最低的目标函数模型;在确定分析企业运营成本目标时,分析了列车运行公里数与其编组、发车频率及折返站位置的关系,建立了列车出行总公里数最短的目标函数模型。由此,在综合考虑线路最大通过能力、列车额定与最大承载能力等因素后,建立了运输能力、设备资源等约束条件下的多目标优化模型,利用遗传算法编程对模型进行求解,给出求解思路与步骤。以西安市轨道交通6号线为实例,分析客流预测结果中的断面客流数据、OD数据等,判定其具备开行大小交路方案的必要。确定模型参数,构建模型,以遗传算法计算优化模型求解从而得到最佳的列车开行方案,并对不同折返站位置、不同列车编组对列车开行方案的影响进行了分析。