城市轨道交通是大城市公共交通的骨干系统,其日益提升的网络化水平,在缓解交通拥堵、促进城市发展等方面发挥着越来越重要的作用,已逐渐成为大城市正常运行的重要保障之一。然而,轨道交通网络化在提升出行效率的同时,也为保障线网整体性和安全性带来了新的挑战:少数车站或线路区间在突发事件下遭遇破坏,可能致使整个线网的结构和功能都显著降低。复杂网络理论中的“脆弱性”通常被用来描述这一问题,表征网络在遭受攻击后结构和功能的损失程度。通常而言,对于网络中的脆弱性问题,可以通过安全防护、应急调配、高峰限流等措施来予以防范和处置。但有些脆弱性问题是结构性的,来源于不合理的换乘站设置和线路布局,只能在规划阶段通过调整线网方案来予以改善。因此,有必要开展定量研究,从供给层面,在准确识别突发事件下城市轨道交通网络中显著脆弱的关键环节的基础上,针对性地优化线网。本文开展了基于网络脆弱性的线网优化模型研究,主要研究内容如下:（1）建立了城市轨道交通网络脆弱性的研究范式。定义了开展网络脆弱性研究的基本假设、测度指标、研究目标以及攻击策略,明确了关于城市轨道交通网络脆弱性的两项研究目标:一是在单一站点失效后,网络中没有致使网络结构和功能显著受损的节点;二是在所有站点连续失效后,网络结构和功能达到“崩溃阈值”时的节点移除比例尽可能高。（2）以2000至2020年北京地铁运营线网为例开展了网络脆弱性演化分析。分别计算了地铁网络在单一站点失效和所有站点连续失效下,网络结构和功能的损失程度,得到了网络脆弱性的表征与变化情况;进一步通过双变量Pearson检验,研究了网络脆弱性与网络鲁棒性指标的相关性。结果表明,对于所有站点连续失效,二者呈现显著正相关,由于鲁棒性指标解析能力强,可以此作为后续优化的目标函数;而对于单一站点失效,二者则并不相关,因而还需另行构造能够用以优化的目标函数。（3）建立了线网优化模型。综合考虑了单一站点失效和所有站点连续失效下的网络脆弱性优化目标。其中,针对前者,构造了能准确表征网络中显著脆弱节点存在情况的指标作为优化的目标函数;针对后者,选取了自然连通度作为优化的目标函数,并以建设成本为约束,利用模拟退火算法求解得到关键连边,然后对线网规划方案进行调整,提出了优化后的线网方案。（4）以北京城市轨道交通规划线网为例对优化模型进行了验证。结果显示,优化后的线网方案,单站失效下消除了原有的显著脆弱性节点;连续失效下,对于不同的攻击策略,优化后线网在网络结构和功能达到“崩溃阈值”时的节点移除比例都显著提高。这表明,本文所建立的优化模型能够显著改善城市轨道交通网络的脆弱性。本文的研究成果为城市轨道交通线网规划从业人员提供了一种基于网络脆弱性的能针对性调整线网方案的定量优化方法,完善了线网规划的理论研究,对推动线网规划工作向科学化纵深发展具有积极意义。