本文利用元胞自动机理论,对城市轨道交通系统中复杂的交通流现象进行研究。分析了移动闭塞条件下不同性能列车混合行驶,及列车发生故障实施救援计划时的交通流特性,主要讨论列车走停及列车流延迟向后传播的规律。通过元胞自动机模型,仿真并分析了列车运行间隔和停站时间等参数的调整对列车延迟传播的改善作用。本文参考实际地铁交通系统,根据移动自动闭塞和元胞自动机模型的特点,建立了不同性能列车混合行驶的元胞自动机模型,以及列车故障救援的元胞自动机模型。研究了这两个模型中交通流特性。主要内容为：1.建立了基于元胞自动机的轨道交通模型,研究列车车长、加速度、最高速度对轨道交通流的影响。重点研究了性能不同的列车同时在同一条轨道上混合运行时的列车延迟现象。仿真结果表明列车车长差异会对列车流特性产生影响,延误后续列车运行；列车的加速度对列车流影响较小；列车最高速度不同时列车延迟现象严重,多数列车出现晚点现象。2.建立了列车故障救援的元胞自动机模型。模拟从列车在站间区段发生故障停车,开始实施救援任务,到故障列车被推送到前方车站停车线并退出当日运行计划整个过程中轨道交通流的特性。分析了因列车故障而导致的线路上其它列车运行延迟的传播规律。分析了模型中故障列车及救援列车的速度及位移变化曲线,验证了模型可以重现真实的城市轨道交通系统中列车运行的行为和特性。3.在列车故障救援模型基础上提出改进模型,使改进模型更接近地铁运营的实际情况。通过模型模拟了列车在不同区段发生故障时的轨道交通流特性,仿真结果表明列车故障位置距离停车线越远,救援作业耗时越长,后续列车受到的延迟时间越长。这与实际情况相符,因此该模型可以为地铁线路中合理设置停车线位置提供理论依据。