随着中国各大中城市轨道交通的快速发展，轨道客流量也呈现出快速增长的趋势。快速增长的客运量带来了空前巨大的客流组织压力，轨道交通枢纽在整个交通网络的换乘服务中发挥着越来越关键的作用。由于设施布局不合理导致的客流拥挤、交织、排队时间过长等问题在已建成的轨道交通枢纽中普遍存在，并且随着客流量增长呈现愈演愈烈的趋势。枢纽换乘设施的科学布局，将有效提高枢纽的设施服务能力和换乘效率，改善乘客换乘感受。本文围绕高密度客流冲击下枢纽动态瓶颈的设施布局优化问题，在构建枢纽设施排队网络模型的基础上，从客流和设施两个角度对枢纽瓶颈进行逐级优化。首先采用多点联动瓶颈优化方法对高密度客流条件下枢纽设施网络瓶颈进行客流调控。进而，依据客流控制方案对瓶颈优化区进行基于仿生学的设施布局优化方案制定，研究成果可为轨道交通枢纽高密度客流组织管理提供科学依据与理论支撑。
　　首先，从瓶颈基本概念、瓶颈特性和瓶颈分类三方面进行了枢纽换乘设施的瓶颈特征分析。在明确瓶颈定义的基础上，梳理瓶颈处乘客的通行时间、通行效率和拥堵概率等指标参数;采用问卷调查和实地调查的方式，对枢纽的常发瓶颈诱因及乘客感知水平进行分析，并按照静态瓶颈和动态瓶颈两类进行瓶颈特性的精细化研究。
　　其次，根据乘客到达特性和设施服务特性构建基于M/G/C/C和M/M/C/C的枢纽设施单节点排队模型;在分析客流流线的基础上，将枢纽内相互衔接的设施作为连接节点，模拟枢纽乘客接受换乘服务的完整路径，构建轨道交通枢纽设施排队网络模型;以东单枢纽站为案例进行了枢纽设施排队网络模型的仿真精度验证。
　　之后，借鉴道路交通的多点联动瓶颈控制方法，对轨道交通枢纽瓶颈控制区域进行客流疏导优化。通过设置瓶颈识别触发临界值对枢纽设施排队网络模型进行瓶颈识别;应用多点联动瓶颈控制方法划分瓶颈设施的优化区域，结合设施利用率和流量影响负荷度，定量计算瓶颈节点上下游设施的限流和泄流调节量;在符合枢纽实际运输能力的前提下，瓶颈控制区域的设施通行效率提高了8-14％，优化结果表明枢纽类型和设施组合为影响优化效果的因素。
　　最后，借鉴仿生学中的生长型设计理念，根据瓶颈节点上下游客流调节量制定最终的设施布局生长优化方案。通过模拟真实植物的向光性机理，研究枢纽设施布局优化与生长过程的对应关系;在此基础上以瓶颈优化区内设施为生长基，建立不同客流强度下的设施布局优化生长演绎方式，得到在设施布局优化的具体方案和相应的客流组织管控策略;通过生长优化参数分析，研究了生长优化最优次数和设施布局现状对优化方向的影响。
　　研究成果将为北京轨道交通枢纽设计、运营和管理提供可靠的理论基础和实践依据，有利于预防客流踩踏事故、有效缓解高峰期轨道交通拥堵状况、促进城市公共交通事业可持续发展。