在城市轨道交通中,信号系统是保证线路运输安全、提高运输效率和改善劳动条件的重要系统,能实现列车安全间隔控制、精确定位和定点停车等功能。当信号设备或系统出现故障需要切除列车自动防护(Automatic Train Protection,ATP)运行模式时,列车运行完全依赖人工操作和管理,这大大降低了线路的运输效率,同时增加了发生事故的风险。鉴于此,本文对城市轨道交通列车辅助定位系统方案进行研究,保证整个轨道交通系统在信号系统失效下的稳定性和应急能力。本文首先全面分析了城市轨道交通信号系统的工作原理、结构、功能和控制模式;在此基础上,分析了各个子系统的常见故障和信号系统的严重故障,总结了各类故障的产生原因、故障现象以及故障对行车指挥的影响,为列车辅助定位系统的设计提供需求支持。在列车辅助定位系统方案设计方面,本文分析了常用列车定位技术的优缺点,并结合列车辅助定位系统功能需求和城市轨道交通列车运行线路的特点,选择利用惯性导航技术、射频识别技术和红外定位技术进行组合定位。在此基础上,设计列车辅助定位系统的总体结构、划分系统的功能模块,进一步细化各模块的功能需求,并说明系统的工作原理。系统方案的设计与定位技术的选择,为构建适用于系统实际需要的辅助定位设备布设模型奠定基础。在辅助定位设备布设模型构建方面,本文结合列车辅助定位系统的功能需求和列车追踪间隔模型分析了辅助定位设备的布设目标和布设原则,并基于此提出辅助定位设备布设的多目标优化模型,模型中考虑最大化线路通过能力和最小化建设成本两个目标。在此基础上,本文分析比较了求解多目标优化问题的常用算法,选择使用模拟退火算法和禁忌搜索算法作为求解本论文的优化算法,以便于将求解结果进行对比。最后,以南京市地铁4号线为例,开展实例研究,得到了在效率策略和经济策略下的设备布设方案。通过分析两种算法的求解结果,发现两种算法都具有一定的准确性,模拟退火算法能求解出更好的优化方案,并将优化方案与信号系统方案进行比较,得出本文的优化方案能够在保证地铁运营需求的同时,大大降低系统的建设和运营成本。