随着城市规模的扩大,城市居民出行距离也在逐渐增长,在国家和地方政策的支持和指导下,城市轨道交通得以高速发展,为城市居民提供方便、快捷的出行服务。长期以来我国城市轨道交通几乎均采用单交路站站停运营模式,开行方案的实施较为简单,但对于线路里程长、站间距大、客流分布不均衡性较强的线路,或是非高峰时段而言,这种单一的运营组织模式并不能很好地吻合客流需求、同时也造成一定的运力浪费,因此有必要对上述情况下的列车开行方案进行优化,并以长短交路与快慢车组合运营模式为基础。本文在借鉴现有研究的基础上,通过对列车开行方案的组成内容及影响因素进行总结分析,以单条城市轨道交通线路作为研究对象,针对长短交路结合快慢车运营模式,建立符合客流分布特征的列车开行方案优化模型,并利用免疫优势克隆算法实现模型求解,主要工作如下:第一,整理和总结国内外相关研究成果以及运营组织经验,分析开行方案编制工作主要内容,影响因素,提出大站、小站两等级的划分方法,总结出多交路快慢车运营的适用条件;给出一种基于凝聚层次聚类分析法的开行时段划分方法,以使开行方案与客流时间、空间分布特征更吻合。第二,构建基于长短交路的快慢车开行方案优化模型。模型以运营成本最小化、出行者成本最小化以及供需匹配最大化为目标,考虑线路能力、客流需求、上座率、停站模式适应性等限制因素,构建约束多目标优化模型。其中客流需求同时考虑了区间断面客流量以及车站客流乘降量,同时针对实际运营环境中的越行判断和越行点确定进行讨论分析。第三,在分析现有研究中对于约束多目标最优化问题的求解方法的基础上,针对本文模型特点,对原模型的约束条件和目标函数进行分割或调整,设计两阶段求解方法。第一阶段确定短交路运行区段,利用加权法将多目标化为单目标后采用MATLAB软件内置函数求解非线性整数规划问题;第二阶段确定长短交路下的列车最优停站方案。利用免疫优势克隆算法完成模型求解工作,首先通过定义抗体对约束条件的违反度计算方法,将模型中约束条件转化为同样以最小化为寻优方向的目标函数;再利用进化算法的优势,即在迭代过程中通过种群更新操作不断搜索以得到令目标函数值更小的解;最终结合Pareto原理,给出“抗体密度适应度”计算方法,以从最终的种群中选出一个最优解。第四,进行开行时段划分和开行方案编制的模拟。针对给定的10个单位时间的客流OD表,利用SPSS完成聚类分析计算过程,说明了开行时段划分方法的可行性;以某一实际环境中的城市轨道交通线路为研究对象,进行案例分析,验证模型有效性、可行性。案例分析结果表明,针对适宜开行多交路快慢车的城市轨道交通线路,本文所提出的优化模型所得开行方案可令企业成本和出行者成本明显降低。图35幅,表13个,参考文献74篇。