随着城市轨道交通路网的日臻完善与路网换乘客流量的日益增加,基于单向静态配流方式所编制的列车运行计划,由于缺少与时空波动客流的反馈机制,容易导致列车在运行过程中得不到及时调整而造成运能紧张或浪费情况。研究客流时空波动条件下的城市轨道交通列车开行方案,以及列车开行方案与列车运行图一体化编制,可以充分发挥沿线及车站设备能力,合理分配运力资源,有效满足旅客需求,提高城市轨道交通在运输市场的吸引力和竞争力。基于客流匹配的城市轨道交通列车开行方案与列车运行图一体化编制研究的实质是对城市轨道交通行车组织决策理论问题的探索。本文分析城市轨道交通客流时空波动与列车开行方案的反馈机理及二者匹配关系,讨论客流时空波动下列车开行方案中包括停站、编组、交路三方面的优化策略,并构建基于客流匹配的城市轨道交通列车交路方案优化模型。分析对比城市轨道交通列车开行方案与运行图编制过程中的差异与原理,构建体现城轨列车开行方案与运行图一体化编制关键核心的换乘站列车接续优化模型,并搭建城市轨道交通列车开行方案与列车运行图一体化编制系统的框架。本文主要工作及取得的研究成果如下:1.介绍城市轨道交通列车运行计划的编制核心内容,提出列车开行方案与运行图的编制是城市轨道交通列车运行计划关键环节。系统阐述了城市轨道交通列车开行方案与列车运行图进行相关概念与主要构成要素,并对二者的编制原则与流程进行介绍。2.从客流对列车开行方案的引导与列车开行方案对客流的吸引两方面分析二者之间的影响关系,研究城市轨道交通列车开行方案与时空波动客流的反馈作用与匹配机理,基于开行方案承载客流量与列车运营过程中的实际客流量波动偏差计算提出城市轨道交通列车开行方案与客流之间的匹配关系评判方法与流程。3.分析客流时空波动下包括停站、编组和交路优化在内的城市轨道交通列车开行方案三大优化策略,提出优化列车交路是当前提高城市轨道交通行车组织效率最为有效的方法。在描述与构建城轨换乘网络的基础上,以客流时空变化需求为基础,综合考虑包括企业运营成本、旅客出行费用及线路运输效率在内的列车交路方案编制影响因素,构建基于客流匹配的城市轨道交通列车交路方案优化模型来制定全日各时段内的列车交路形式及开行频率。采用改进的免疫克隆算法完成求解,并以杭州轨道交通1号线为例完成模型及算法的有效性验证。4.分析城市轨道交通列车开行方案与运行图各自优化目标与约束条件分布及差异,从路网层面各线间列车协调角度考虑开行方案与运行图的一体化,对各线路列车在换乘站的协同接续优化进行研究,构建以城市轨道交通路网内全体旅客换乘等待总耗时最少为目标的换乘站城市轨道交通列车接续优化模型,利用衔接周期内全体换乘旅客平均等待时间替代单个旅客换乘等待时间以降低变量规模,并以杭州轨道交通线网为例验证模型对实际路网的有效性。5.分析城市轨道交通列车开行方案与运行图一体化编制系统的涵义及影响,提出一体化编制系统设计原则与总体设计逻辑,完成城市轨道交通列车开行方案与列车运行图一体化编制系统的框架搭建并对包括线路基础数据管理模块、客流分析模块、列车开行方案设计与调整模块及列车运行图编制优化调整模块在内的系统四大关键模块进行功能分析。