随着城市人口不断增长,城市逐步向外扩展,一些连接城市中心区和近郊区的城市轨道交通线路的客流在各区间通常呈不均衡分布。若仍采用单一交路运营,将造成部分区间运力紧张、乘客拥挤程度较高,部分区间运力虚糜的现象。然而在运用相同数量的列车时,大小交路运营能够提高列车在大客流区段的发车频率,减少该部分乘客的候车时间,同时降低列车的拥挤程度,保证城市轨道交通良好的服务水平。因此,研究如何科学合理地制定城市轨道交通列车运行交路方案尤为重要。论文的主要工作和结论如下：(1)从基本概念、优缺点、应用案例及客流适应性等方面系统分析了不同列车交路形式,并从乘客需求、行车条件及运营组织三方面详细分析了制定列车交路计划的影响因素,为建立城市轨道交通列车运行交路方案优化模型提供了理论基础。(2)从城市轨道交通公益性的角度出发,在大小交路形式下,以小交路起终点车站、大小交路发车频率为决策变量,以全线乘客总候车时间最小为目标函数,考虑运用列车数量、断面满载率、列车追踪间隔及最小列车发车频率等约束,建立了早高峰时段列车运行交路方案优化模型,旨在兼顾运输企业利益不变的情况下,减少乘客总候车时间,降低乘客在车的拥挤程度,提高乘客的服务水平。选取相关运营指标,以便将模型所得最优列车交路方案与单一交路方案的效果进行对比,并根据所建模型特点,设计了遗传-模拟退火算法进行求解。(3)以C市某条城市轨道交通线路为例,求解其最优列车交路方案,验证了模型的合理性和算法的可行性。分析结果表明：在运用相同数量的列车时，开行大小交路时列车走行公里、运输效率与单一交路相当,但可使全线乘客总候车时间减少5573min,优化3.77%,最大断面满载率和上下行满载率均衡性也有较大幅度的优化,即在保持运输企业利益不变的情况下,开行大小交路可较好地提高乘客的服务水平.(4)选取小交路区段客流占比、列车满载率上限、小交路折返站位置及大小交路列车开行比例等影响因素进行分析。得到了开行大小交路的临界客流条件,即当小交路区段客流占比约为60%时,可考虑开行大小交路；另外,还得到了一些对城市轨道交通开行大小交路有参考价值的建议。